rf产品设计过程中降低信号耦合pcb布线技巧

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1、RF产品设计过程中降低信号耦合的PCB布线技巧本文由p441990289贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。技术文库RF产品设计过程中降低信号耦合的PCB布线技巧设计专栏,电路板设计,IC设计上网时间2001年03月22日新一轮蓝牙设备无绳电话和蜂窝电话需求高潮正促使中国电子工程师越来越关注RF电路设计技巧RF电路板的设计是最令设计工程师感到头疼的部分如想一次获得成功仔细规划和注重细节是必须加以高度重视的两大关键设计规则射频(RF)电路板设计由于在理论上还有很多不确定性因此常被形

2、容为一种“黑色艺术”但这个观点只有部分正确RF电路板设计也有许多可以遵循的准则和不应该被忽视的法则不过在实际设计时真正实用的技巧是当这些准则和法则因各种设计约束而无法准确地实施时如何对它们进行折衷处理当然有许多重要的RF设计课题值得讨论包括阻抗和阻抗匹配绝缘层材料和层叠板以及波长和驻波不过本文将集中探讨与RF电路板分区设计有关的各种问题今天的蜂窝电话设计以各种方式将所有的东西集成在一起这对RF电路板设计来说很不利现在业界竞争非常激烈人人都在找办法用最小的尺寸和最小的成本集成最多的功能模拟数字和RF电路都紧密地挤在一起用来隔开各自问

3、题区域的空间非常小而且考虑到成本因素电路板层数往往又减到最小令人感到不可思议的是多用途芯片可将多种功能集成在一个非常小的裸片上而且连接外界的引脚之间排列得又非常紧密因此RFIF模拟和数字信号非常靠近但它们通常在电气上是不相干的电源分配可能对设计者来说是一个噩梦为了延长电池寿命电路的不同部分是根据需要而分时工作的并由软件来控制转换这意味着你可能需要为你的蜂窝电话提供5到6种工作电源RF布局概念在设计RF布局时有几个总的原则必须优先加以满足尽可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来简单地说就是让高功率RF发射

4、电路远离低功率RF接收电路如果你的PCB板上有很多物理空间那么你可以很容易地做到这一点但通常元器件很多PCB空间较小因而这通常是不可能的你可以把他们放在PCB板的两面或者让它们交替工作而不是同时工作高功率电路有时还可包括RF缓冲器和压控制振荡器(VCO)确保PCB板上高功率区至少有一整块地最好上面没有过孔当然铜皮越多越好们将讨论如何根据需要打破这个设计原则以及如何避免由此而可能引起的问题芯片和电源去耦同样也极为重要稍后将讨论实现这个原则的几种方法RF输出通常需要远离RF输入稍后我们将进行详细讨论敏感的模拟信号应该尽可能远离高速数字

5、信号和RF信号如何进行分区设计分区可以分解为物理分区和电气分区物理分区主要涉及元器件布局朝向和屏蔽等问题电气分区可以继续分解为电源分配RF走线敏感电路和信号以及接地等的分区首先我们讨论物理分区问题元器件布局是实现一个优秀RF设计的关键固定位于RF路径上的元器件并调整其朝向以将RF路径的长度减到最小尽可能远地分离高功率电路和低功率电路最有效的技术是首先使输入远离输出并稍后我最有效的电路板堆叠方法是将主接地面(主地)安排在表层下的第二层并尽可能将RF线走在表层上将RF路径上的过孔尺寸减到最小不仅可以减少路径电感而且还可以减少主地上的虚

6、焊点并可减少RF能量泄漏到层叠板内其他区域的机会在物理空间上像多级放大器这样的线性电路通常足以将多个RF区之间相互隔离开来但是双工器混频器和中频放大器/混频器总是有多个RF/IF信号相互干扰因此必须小心地将这一影响减到最小RF与IF走线应尽可能走十字交叉并尽可能在它们之间隔一块地正确的RF路径对整块PCB板的性能而言非常重要这也就是为什么元器件布局通常在蜂窝电话PCB板设计中占大部分时间的原因在蜂窝电话PCB板上通常可以将低噪音放大器电路放在PCB板的某一面而高功率放大器放在另一面并最终通过双工器把它们在同一面上连接到RF端和基带

7、处理器端的天线上需要一些技巧来确保直通过孔不会把RF能量从板的一面传递到另一面常用的技术是在两面都使用盲孔可以通过将直通过孔安排在PCB板两面都不受RF干扰的区域来将直通过孔的不利影响减到最小有时不太可能在多个电路块之间保证足够的隔离在这种情况下就必须考虑采用金属屏蔽罩将射频能量屏蔽在RF区域内但金属屏蔽罩也存在问题例如自身成本和装配成本都很贵外形不规则的金属屏蔽罩在制造时很难保证高精度长方形或正方形金属屏蔽罩又使元器件布局受到一些限制金属屏蔽罩不利于元器件更换和故障定位由于金属屏蔽罩必须焊在地上必须与元器件保持一个适当距离因此需

8、要占用宝贵的PCB板空间尽可能保证屏蔽罩的完整非常重要进入金属屏蔽罩的数字信号线应该尽可能走内层而且最好走线层的下面一层PCB是地层RF信号线可以从金属屏蔽罩底部的小缺口和地缺口处的布线层上走出去不过缺口处周围要尽可能地多布一些地不同层上的地可通过