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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:
+ S/ e  a( F1 V  s1、一字形布局 # q0 e6 _7 B4 o
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。+ o% ?& C$ I8 E( W. K' `4 }3 J
$ y* n; ?; L+ ?: u4 E# ^" _* L( J" Q
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 32 V0 Z$ G! H  `

# I- K  O9 i. {. N$ M% }$ W/ \: R; o; H# J
2、相同或对称布局; h4 \* I1 _* q0 w  M
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。6 @; l4 Y* [3 [8 G' U' G
; M+ c. z- C& H% C4 L
RF布线1 r; w. z1 [# b/ S
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。. r* r- f6 L9 t  k1 ^4 ]* J
以下是一些常用的优化方式∶1、渐变线处理
8 P$ B# s; t$ x8 Z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。
. K8 E/ ]; ]  V; K 4 i' X0 a. H1 l- R1 @

6 S0 B% u* C$ ~" s3、地线和电源# b2 p2 s& G3 }5 K( z" C
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。
6 G5 ]5 N0 ^3 o9 TRE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。
( c8 b4 e( H: h) \' v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
( Q4 @7 n: _9 \6 XRF 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。; A9 P% o% m+ a% q" ^' _
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。5、包地处理
6 L+ e2 x+ d( k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。' L4 i( D# S8 y; j- F  z! M" k
0 Y9 N# d+ f) B- K4 r/ g
4 W# ]* Y4 _0 m* F7 R9 C7 v

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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
    8 K( i2 I7 Z8 @# q1 [* Z  l' \2 j

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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。
    - |6 O; s# N  q' m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)
    ! d2 o1 D6 B7 }5 H; @/ h2 j3 y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
    9 L# `+ a. b0 J! q" m
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