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射频电路PCB设计技巧详细说明

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发表于 2022-9-30 10:44 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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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。 一RF 布局布局 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。 在布局中常采用以下一些技巧: 在布局中常采用以下一些技巧:
) B8 c' N' s$ W: e1、一字形布局 + X% f" A& I3 x7 `0 E" I/ ^2 \: T
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。' z7 N5 ?( `2 ^+ L

6 y1 G4 M6 l% U$ i+ s) c9 x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; s. f9 H) e0 T  u

% o7 O2 P- B4 [7 H+ K& j, n3 ?! T- A) U0 c, C# Q2 D6 V6 o
2、相同或对称布局
1 h0 u( ]! s" s$ f! w$ ~1 c" ^2 X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。! k$ w4 ^* j. A8 d* ~/ @- g  {8 E
5 z3 m7 K, L3 r% B4 w2 \
RF布线; C1 O: G& L9 H$ T1 k
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。
8 q/ @$ b6 `. O- E6 b- G. R; D( h6 o4 Z以下是一些常用的优化方式∶1、渐变线处理( E- x) |. w# x3 m: |' G5 d
在射频线宽比 IC 器件管脚的宽度大比较多的情况下,接触芯片的线宽采用渐变方式,如图 8 所示。" m; K8 p# P$ [  G' Q5 R
: [- m6 |" D% ]3 s
( B# {: V( `1 V
3、地线和电源
0 f8 J9 `. I. e& T  `7 E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.,尽量降低地线阳抗。2 M$ k$ L! ~$ K$ Y+ X' V& r
RE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 RE 信号的辐射。而且也容易被 RE 信号的于扰。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。) b: v/ [0 p/ e$ k& L
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。4、十字交叉处理
) r$ \7 g+ C- ^4 [& m+ fRF 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。
: l$ |( T& z# s0 ERF 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。5、包地处理
! ]0 T) S6 F4 ~4 J) p' D对射频信言号十材源 何感信号及其他重要信号行句地理 。这样股口|以提局设信言号的抗十材力 。也口|以洞/级信号对事他信号的干扰。如图 10所示。+ i2 e# l1 _* ~& L( D$ a5 e

1 S* \# P6 L# F( h
5 l) j5 k# n8 h6 A0 e+ n/ n& i

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2#
发表于 2022-9-30 11:19 | 只看该作者
不管是过去,还是现在,RF电路板设计,和电磁干扰(EMI)问题一样,一直都是工程师最难掌控的部份。不要想着一步登天。慢慢来不要着急。
  • TA的每日心情
    开心
    2022-9-30 15:02
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]初来乍到

    3#
    发表于 2022-9-30 14:17 | 只看该作者
    学习学习学习
    ( N/ }( O6 y" C  l

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    4#
    发表于 2022-9-30 15:51 | 只看该作者
    强干扰源有:天线、RF功放、数字电路、DC-DC电源、本振输出、PLL时钟参考源。
    5 X9 V7 Y  g& z" D$ A$ M, A易感电路:天线、LNA、IQ信号、VCO电源、PLL环路滤波、电压参考源Vref、PLL时钟参考源。这些电路分开一些,能降低不少问题发生的概率。

    该用户从未签到

    5#
    发表于 2022-9-30 16:43 | 只看该作者
    禁止任何电源铺到射频区域。射频区域只允许走电源布线(优先星状、建议树状、禁止链状)( @2 V1 ^: K# I- Z% b& o8 m& f
    而且这些射频电源线在电源分区出口位置就必须有LDO或LC高中低全频段组合滤波。

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    6#
    发表于 2022-10-14 11:24 | 只看该作者
    好好学习,争取实现自我转行
    6 S# g2 s; ^$ k4 N# d
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