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标题: 5G必备!射频电路PCB设计处理技巧 [打印本页]
作者: YPP 时间: 2021-1-14 10:47
标题: 5G必备!射频电路PCB设计处理技巧
如何在PCB的设计过程中,权衡利弊寻求一个合适的折中点,尽可能地减少这些干扰,甚至能够避免部分电路的干涉,是射频电路PCB设计成败的关键。本文从PCB的LAYOUT角度,提供了一些处理的技巧,对提高射频电路的抗干扰能力有较大的用处。
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由于射频(RF)电路为分布参数电路,在电路的实际工作中容易产生趋肤效应和耦合效应,所以在实际的PCB设计中,会发现电路中的干扰辐射难以控制,如:数字电路和模拟电路之间相互干扰、供电电源的噪声干扰、地线不合理带来的干扰等问题。正因为如此,如何在PCB的设计过程中,权衡利弊寻求一个合适的折中点,尽可能地减少这些干扰,甚至能够避免部分电路的干涉,是射频电路PCB设计成败的关键。文中从PCB的LAYOUT角度,提供了一些处理的技巧,对提高射频电路的抗干扰能力有较大的用处。
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1、RF布局这里讨论的主要是多层板的元器件位置布局。元器件位置布局的关键是固定位于RF路径上的元器件,通过调整其方向,使RF路径的长度最小,并使输入远离输出,尽可能远地分离高功率电路和低功率电路,敏感的模拟信号远离高速数字信号和RF信号。- K6 L }8 e1 o2 L# Z$ W" `+ W2 S
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在布局中常采用以下一些技巧。
3 p, F1 s" M; S) R- n7 ~4 a5 F1.1 一字形布局
RF主信号的元器件尽可能采用一字形布局,如图1所示。但是由于PCB板和腔体空间的限制,很多时候不能布成一字形,这时候可采用L形,最好不要采用U字形布局(如图2所示),有时候实在避免不了的情况下,尽可能拉大输入和输出之间的距离,至少1.5cm以上。
) k( f/ U$ b+ c2 i图1 一字形布局
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图2 L形和U字形布局
1 ?+ g7 L L4 c- u) g3 `另外在采用L形或U字形布局时,转折点最好不要刚进入接口就转,如图3左所示,而是在稍微有段直线以后再转,如图3右图所示。
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图3 两种方案
! P5 ^% h. e* |9 J1.2 相同或对称布局
相同的模块尽可能做成相同的布局或对称的布局,如图4、图5所示。
0 v1 W5 J9 j0 a/ H图4 相同布局
& f6 I- L+ L: s M5 p图5 对称布局
* Q+ k* z. |8 z+ R5 Q& ^1 Y1.3 十字形布局
偏置电路的馈电电感与RF通道垂直放置,如图6所示,主要是为了避免感性器件之间的互感。
. d8 q3 I3 X. I8 _图6 十字形布局
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1.4 45度布局
为合理的利用空间,可以将器件45度方向布局,使射频线尽可能短,如图7所示。
, q* i5 A. u2 R- r7 `# |- x
9 x$ u7 w9 v* c. I* s; [
图7 45度布局
2、RF布线布线的总体要求是:RF信号走线短且直,减少线的突变,少打过孔,不与其它信号线相交,RF信号线周边尽量多加地过孔。
% x5 J! ]+ D3 G7 ]4 P3 _以下是一些常用的优化方式:
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* p- X1 F; b Q, z2 i图8 渐变线
2 e# U, v7 d, ~& N2.2 圆弧线处理
射频线不能直的情况下,作圆弧线处理,这样可以减少RF信号对外的辐射和相互问的耦合。有实验证明,传输线的拐角采用变曲的直角,能最大限度的降低回损。如图9所示。
# \" W- \( r+ u8 l; P2 f图9 圆弧线
' Q" k5 m. T2 d# n% w7 \. {2.3 地线和电源
地线尽可能粗。在有条件的情况下,PCB的每一层都尽可能的铺地,并使地连到主地上,多打地过孔,尽量降低地线阻抗。
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RF电路的电源尽量不要采用平面分割,整块的电源平面不但增加了电源平面对RF信号的辐射,而且也容易被RF信号的干扰。所以电源线或平面一般采用长条形状,根据电流的大小进行处理,在满足电流能力的前提下尽可能粗,但是又不能无限制的增宽。在处理电源线的时候,一定要避免形成环路。
% P; f, t2 t4 D) ^! ^! K- P电源线和地线的方向要与RF信号的方向保持平行但不能重叠,在有交叉的地方最好采用垂直十字交叉的方式。
5 v. g" G. G9 s* S; T; ~1 s$ B! X2.4 十字交叉处理
RF信号与IF信号走线十字交叉,并尽可能在他们之间隔一块地。
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RF信号与其他信号走线交叉时,尽量在它们之间沿着RF走线布置一层与主地相连的地。如果不可能,一定要保证它们是十字交叉的。这里的其他信号走线也包括电源线。
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2.5 包地处理
对射频信号、干扰源、敏感信号及其他重要信号进行包地处理,这样既可以提高该信号的抗干扰能力,也可以减少该信号对其他信号的干扰。如图10所示。
m' S$ H/ d5 j* A0 x1 H* K& x图10 包地处理
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2.6 铜箔处理
铜箔处理要求圆滑平整,不允许有长线或尖角,若不能避免,则在尖角、细长铜箔或铜箔的边缘处补几个地过孔。
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2.7 间距处理
射频线离相邻地平面边缘至少要有3W的宽度,且3W范围内不得有非接地过孔。
图11 间距
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同层的射频线要作包地处理,并在地铜皮上加地过孔,孔间距应小于信号频率所对应波长(λ)的1/20,均匀排列整齐。包地铜皮边缘离射频线2W的宽度或3H的高度,H表示相邻介质层的总厚度。
3、腔体处理对整个RF电路,应把不同模块的射频单元用腔体隔离,特别是敏感电路和强烈辐射源之间,在大功率的多级放大器中,也应保证级与级之间的隔离。整个电路支流放置好后,就是对屏蔽腔的处理,屏蔽腔体的处理有以下注意事项:
1 v& p/ O$ e0 [! {- E- l2 t# Y( }9 a整个屏蔽腔体尽量做成规则形状,便于铸模。对于每一个屏蔽腔尽量做成长方形,避免正方形的屏蔽腔。
+ U2 O& |/ i5 |7 O. X屏蔽腔的转角采用弧形,屏蔽金属腔体一般采用铸造成型,弧形的拐角便于铸造成型时候拔模。如图12所示。
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图12 腔体
" ^3 F% S. Q4 H ~
屏蔽腔体的周边是密封的,接口的线引入腔体一般采用带状线或微带线,而腔体内部不同模块采用微带线,不同腔体相连处采用开槽处理,开槽的宽度为3mm,微带线走在正中间。
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腔体的拐角放置3mm的金属化孔,用来固定屏蔽壳,在每支长的腔体上也要均匀放置同等的金属化孔,用来加固支撑作用。
4 _. o8 y/ B2 A$ Q; |# D腔体一般做开窗处理,便于焊接屏蔽壳,腔体上一般厚2 mm以上,腔体上加2排开窗过孔屏,过孔相互错开,同一排过孔之间间距150MIL。
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4、结束语射频电路PCB设计成败的关键在于如何减少电路辐射,从而提高抗干扰能力,但是在实际的布局与布线中一些问题的处理是相冲突的,因此如何寻求一个折中点,使整个射频电路的综合性能达到最优,是设计者必须要考虑的问题。所有这些都要求设计者具有一定的实践经验和工程设计能力,但是要具备这些能力,每一个设计者都不可能一蹴而就的,只有从其他人那里借鉴经验,加上自己的不停摸索和思考,才能不断进步。本文总结工作中的一些设计经验,有利于提高射频电路PCB的抗干扰能力,帮助射频电路设计初学者少走不必要的弯路。
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作者: Zmb 时间: 2021-1-14 13:17
对提高射频电路的抗干扰能力有较大的用处。
作者: 风风点点 时间: 2021-1-14 14:34
对提高射频电路的抗干扰能力有较大的用处。
作者: zc333 时间: 2021-1-28 16:24
5G必备!射频电路PCB设计处理技巧1 F/ Z" n; k7 k7 E9 P; |
作者: chloeyee 时间: 2021-2-2 15:55
学习学习~' ]# u/ r$ ` R& F& R
+ \4 j8 Q- ~6 ~
作者: zyhuangj 时间: 2021-2-4 11:33
学习学习~ O. v( y) c K8 \3 E( `
作者: Arron08 时间: 2021-2-4 14:29
学习学习,看看看看3 a+ P# {# `% @% T( r( U, i
作者: ycbth 时间: 2021-2-5 10:55
认真学习一下!# d$ S0 @, [, z" v% J
作者: ZC1993 时间: 2021-2-7 16:54
感谢楼主分享
作者: zr4522 时间: 2021-3-3 16:39
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作者: lhliu6 时间: 2021-3-17 13:10
谢谢楼主分享
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作者: gloria_x 时间: 2021-3-24 15:01
感谢分享学习!!!
作者: youytiger 时间: 2021-3-30 16:55
谢谢楼主分享
作者: srtfei123 时间: 2021-3-31 15:23
辛苦了,谢谢
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作者: BGG 时间: 2021-4-22 11:21
感谢分享。
作者: amwsoft 时间: 2021-4-22 19:57
不错的资料,好东东!
作者: xdpp_cs 时间: 2021-4-22 22:32
学习
作者: gtv5 时间: 2021-4-23 07:52
学习
作者: yahoboys 时间: 2021-4-23 08:10
666
作者: xieyifu 时间: 2021-4-25 14:43
看看,谢谢分享
作者: hshy 时间: 2021-4-28 08:57
射频电路PCB设计处理技巧+ U" x2 P. k ?( e" Z* ^1 U5 E) V9 d
作者: aishenwangzi 时间: 2021-5-6 16:10
学习看看再看看0 j9 ?+ g2 _6 F# s
作者: frankyon 时间: 2021-5-13 16:20
学习了 谢谢分享
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作者: shenbo_good 时间: 2021-7-8 16:13
射频电路PCB设计处理技巧* f' T+ S9 {5 v
作者: sun_tree 时间: 2021-7-9 16:12
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作者: 城南花已开 时间: 2021-9-13 14:14
好东西好好学,还没画过射频板
作者: 决胜千里 时间: 2021-9-14 13:47
顶一个再仔细看. h7 E0 ^- O6 U% [5 R9 R
作者: 小路 时间: 2021-9-16 18:06
谢谢分享
作者: szkalwa 时间: 2021-9-18 09:19
射频无处不在,RF PCB设计尤为重要!
作者: lilinsen 时间: 2021-9-23 15:39
学习
作者: 寒鸦惊梦 时间: 2021-9-27 14:24
谢谢楼主分享
作者: chinaliu3214 时间: 2021-10-25 10:49
学习 学习
作者: 刘强文 时间: 2022-3-2 11:38
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作者: yhy123456789 时间: 2022-3-3 21:25
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作者: 85654202 时间: 2022-3-11 14:21
学习一下呀
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作者: hanxl 时间: 2022-9-30 09:14
幸苦楼主,学习了,谢谢!
作者: xiamen1234 时间: 2022-10-9 15:06
学习学习一下
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作者: 拉线工1 时间: 2022-10-10 08:56
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作者: wq0429 时间: 2022-10-10 16:14
好东西好东西 来学习学习
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作者: 4yuedianchao 时间: 2022-10-14 14:23
谢谢分享,学习了
作者: xn2022 时间: 2023-5-9 11:27
刷新
作者: 九月 时间: 2023-7-31 09:46
些常用的优化方式 R3 B1 A1 |0 X5 y! }5 C+ Q- s/ [
作者: stonear 时间: 2023-10-17 13:29
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作者: 眉间不点砂 时间: 2023-10-23 23:01
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作者: A8196 时间: 2024-3-6 10:05
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作者: apple3417 时间: 2024-3-11 15:38
厉害了,非常好3 a' b5 Z( K7 T# r8 B! R. K8 \/ }
作者: 利涉大川 时间: 2024-3-26 12:07
学习了!!!!!!!!
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