rf產(chǎn)品設計過程中降低信號耦合的pcb布線技巧

1、RF產(chǎn)品設計過程中降低信號耦合的PCB布線技巧RF產(chǎn)品設計過程中降低信號耦合的PCB布線技巧新一輪藍牙設備、無繩電話和蜂窩電話需求高潮正促使中國電子工程師越來越關注RF電路設計技巧。RF電路板的設計是最令設計工程師感到頭疼的部分，如想一次獲得成功，仔細規(guī)劃和注重細節(jié)是必須加以高度重視的兩大關鍵設計規(guī)則。射頻(RF)電路板設計由于在理論上還有很多不確定性，因此常被形容為一種“黑色藝術”，但這個觀點只有部分正確，RF電路板設計也有許多可以遵

2、循的準則和不應該被忽視的法則。不過，在實際設計時，真正實用的技巧是當這些準則和法則因各種設計約束而無法準確地實施時如何對它們進行折衷處理。當然，有許多重要的RF設計課題值得討論，包括阻抗和阻抗匹配、絕緣層材料和層疊板以及波長和駐波，不過，本文將集中探討與RF電路板分區(qū)設計有關的各種問題。今天的蜂窩電話設計以各種方式將所有的東西集成在一起，這對RF電路板設計來說很不利?，F(xiàn)在業(yè)界競爭非常激烈，人人都在找辦法用最小的尺寸和最小的成本集成最多的

3、功能。模擬、數(shù)字和RF電路都緊密地擠在一起，用來隔開各自問題區(qū)域的空間非常小，而且考慮到成本因素，電路板層數(shù)往往又減到最小。令人感到不可思議的是，多用途芯片可將多種功能集成在一個非常小的裸片上，而且連接外界的引腳之間排列得又非常緊密，因此RF、IF、模擬和數(shù)字信號非?？拷鼈兺ǔＴ陔姎馍鲜遣幌喔傻?。電源分配可能對設計者來說是一個噩夢，為了延長電池壽命，電路的不同部分是根據(jù)需要而分時工作的，并由軟件來控制轉換。這意味著你可能需要為你的

4、蜂窩電話提供5到6種工作電源。RF布局概念在設計RF布局時，有幾個總的原則必須優(yōu)先加以滿足：盡可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔離開來，簡單地說，就是讓高功率RF發(fā)射電路遠離低功率RF接收電路。如果你的PCB板上有很多物理空間，那么你可以很容易地做到這一點，但通常元器件很多，PCB空間較小，因而這通常是不可能的。你可以把他們放在PCB板的兩面，或者讓它們交替工作，而不是同時工作。高功率電路有時還可包括RF緩沖器

5、和壓控制振蕩器(VCO)。確保PCB板上高功率區(qū)至少有一整塊地，最好上面沒有過孔，當然，銅皮越多越好。稍后，我們將討論如何根據(jù)需要打破這個設計原則，以及如何避免由此而可能引起的問題。芯片和電源去耦同樣也極為重要，稍后將討論實現(xiàn)這個原則的幾種方法。RF輸出通常需要遠離RF輸入，稍后我們將進行詳細討論。敏感的模擬信號應該盡可能遠離高速數(shù)字信號和RF信號。如何進行分區(qū)？設計分區(qū)可以分解為物理分區(qū)和電氣分區(qū)。物理分區(qū)主要涉及元器件布局、朝向和屏

6、蔽等問題；電氣分區(qū)可以繼續(xù)分解為電源分配、RF走線、敏感電路和信號以及接地等的分區(qū)。地層相連的過孔應該盡可能靠近PCB板上元件焊盤，最好是使用打在焊盤上的盲孔以將連接線電感減到最小，電感應該靠近C1。一塊集成電路或放大器常常帶有一個開漏極輸出，因此需要一個上拉電感來提供一個高阻抗RF負載和一個低阻抗直流電源，同樣的原則也適用于對這一電感端的電源進行去耦。有些芯片需要多個電源才能工作，因此你可能需要兩到三套電容和電感來分別對它們進行去耦處

7、理，如果該芯片周圍沒有足夠空間的話，那么可能會遇到一些麻煩。記住電感極少并行靠在一起，因為這將形成一個空芯變壓器并相互感應產(chǎn)生干擾信號，因此它們之間的距離至少要相當于其中一個器件的高度，或者成直角排列以將其互感減到最小。電氣分區(qū)原則大體上與物理分區(qū)相同，但還包含一些其它因素?，F(xiàn)代蜂窩電話的某些部分采用不同工作電壓，并借助軟件對其進行控制，以延長電池工作壽命。這意味著蜂窩電話需要運行多種電源，而這給隔離帶來了更多的問題。電源通常從連接器引

8、入，并立即進行去耦處理以濾除任何來自線路板外部的噪聲，然后再經(jīng)過一組開關或穩(wěn)壓器之后對其進行分配。蜂窩電話里大多數(shù)電路的直流電流都相當小，因此走線寬度通常不是問題，不過，必須為高功率放大器的電源單獨走一條盡可能寬的大電流線，以將傳輸壓降減到最低。為了避免太多電流損耗，需要采用多個過孔來將電流從某一層傳遞到另一層。此外，如果不能在高功率放大器的電源引腳端對它進行充分的去耦，那么高功率噪聲將會輻射到整塊板上，并帶來各種各樣的問題。高功率放大

9、器的接地相當關鍵，并經(jīng)常需要為其設計一個金屬屏蔽罩。在大多數(shù)情況下，同樣關鍵的是確保RF輸出遠離RF輸入。這也適用于放大器、緩沖器和濾波器。在最壞情況下，如果放大器和緩沖器的輸出以適當?shù)南辔缓驼穹答伒剿鼈兊妮斎攵?，那么它們就有可能產(chǎn)生自激振蕩。在最好情況下，它們將能在任何溫度和電壓條件下穩(wěn)定地工作。實際上，它們可能會變得不穩(wěn)定，并將噪音和互調(diào)信號添加到RF信號上。如果射頻信號線不得不從濾波器的輸入端繞回輸出端，這可能會嚴重損害濾波器的

10、帶通特性。為了使輸入和輸出得到良好的隔離，首先必須在濾波器周圍布一圈地，其次濾波器下層區(qū)域也要布一塊地，并與圍繞濾波器的主地連接起來。把需要穿過濾波器的信號線盡可能遠離濾波器引腳也是個好方法。此外，整塊板上各個地方的接地都要十分小心，否則你可能會在不知不覺之中引入一條你不希望發(fā)生的耦合通道。圖3詳細說明了這一接地辦法。有時可以選擇走單端或平衡RF信號線，有關交叉干擾和EMCEMI的原則在這里同樣適用。平衡RF信號線如果走線正確的話，可以

11、減少噪聲和交叉干擾，但是它們的阻抗通常比較高，而且要保持一個合理的線寬以得到一個匹配信號源、走線和負載的阻抗，實際布線可能會有一些困難。緩沖器可以用來提高隔離效果，因為它可把同一個信號分為兩個部分，并用于驅動不同的電路，特別是本振可能需要緩沖器來驅動多個混頻器。當混頻器在RF頻率處到達共模隔離狀態(tài)時，它將無法正常工作。緩沖器可以很好地隔離不同頻率處的阻抗變化，從而電路之間不會相互干擾。緩沖器對設計的幫助很大，它們可以緊跟在需要被驅動電路