發布日期：2022-07-28 16:55:18 | 關注：1236
成功的RF射頻電路板設計必須仔細注意整個設計過程中每個步驟及每個細節這意味著必須在設計開始階段就要進行徹底的仔細的規劃并對每個設計步驟的進展進行全面持續的評估而這種細致的設計技巧正是國內大多數電子企業文化所欠缺的.
近幾年來由于藍牙設備無線局域網絡(WLAN)設備和行動電話的需求與成長促使業者越來越關注RF射頻電路設計的技巧從過去到現在RF射頻電路板設計如同電磁干擾(EMI)問題一樣一直是工程師們最難掌控的部份甚至是夢魘若想要一次就設計成功必須事先仔細規劃和注重細節才能奏效.
射頻(RF)射頻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(black art)但這只是一種以偏蓋全的觀點RF射頻電路板設計還是有許多可以遵循的法則不過在實際設計時真正實用的技巧是當這些法則因各種限制而無法實施時如何對它們進行折衷處理重要的RF設計課題包括阻抗和阻抗匹配絕緣層材料和層迭板波長和諧波...等本文將集中探討與RF射頻電路板分區設計有關的各種問題.
微過孔的種類
射頻電路板上不同性質的電路必須分隔但是又要在不產生電磁干擾的最佳情況下連接這就需要用到微過孔(microvia)通常微過孔直徑為0.05mm至0.20mm這些過孔一般分為三類即盲孔(blind via)埋孔(bury via)和通孔(through via)盲孔位于印刷線路板的頂層和底層表面具有一定深度用于表層線路和下面的內層線路的連接孔的深度通常不超過一定的比率(孔徑)埋孔是指位于印刷線路板內層的連接孔它不會延伸到線路板的表面上述兩類孔都位于線路板的內層層壓前利用通孔成型制程完成在過孔形成過程中可能還會重迭做好幾個內層第三種稱為通孔這種孔穿過整個線路板可用于實現內部互連或作為組件的黏著定位孔.
采用分區技巧
在設計RF射頻電路板時應盡可能把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔離開來簡單的說RF接就是讓高功率RF發射電路遠離低功率收電路如果PCB射頻電路板上有很多空間那幺可以很容易地做到這一點但通常零組件很多時PCB空間就會變的很小因此這是很難達到的可以把它們放在PCB射頻電路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(buffer)和壓控振蕩器(VCO).
設計分區可以分成實體分區(physical partitioning)和電氣分區(Electrical partitioning)實體分區主要涉及零組件布局方位和屏蔽等問題電氣分區可以繼續分成電源分配RF走線敏感電路和信號接地等分區.
實體分區
零組件布局是實現一個優異RF設計的關鍵最有效的技術是首先固定位于RF路徑上的零組件并調整其方位使RF路徑的長度減到最小并使RF輸入遠離RF輸出并盡可能遠離高功率電路和低功率電路最有效的射頻電路板堆棧方法是將主接地安排在表層下的第二層并盡可能將RF線走在表層上將RF路徑上的過孔尺寸減到最小不僅可以減少路徑電感而且還可以減少主接地上的虛焊點并可減少RF能量泄漏到層迭板內其它區域的機會，在實體空間上像多級放大器這樣的線性電路通常足以將多個RF區之間相互隔離開來但是雙工器混頻器和中頻放大器總是有多個RF/IF信號相互干擾因此必須小心地將這一影響減到最小RF與IF走線應盡可能走十字交叉并盡可能在它們之間隔一塊接地面積正確的RF路徑對整塊PCB射頻電路板的性能而言非常重要這也就是為什幺零組件布局通常在行動電話PCB射頻電路板設計中占大部份時間的原因,在行動電話PCB射頻電路板上通常可以將低噪音放大器電路放在PCB射頻電路板的某一面而高功率放大器放在另一面并最終藉由雙工器在同一面上將它們連接到RF天線的一端和基頻處理器的另一端這需要一些技巧來確保RF能量不會藉由過孔從板的一面傳遞到另一面常用的技術是在兩面都使用盲孔可以藉由將盲孔安排在PCB射頻板兩面都不受RF干擾的區域來將過孔的不利影響減到最小。
金屬屏蔽罩
有時不太可能在多個電路區塊之間保留足夠的區隔在這種情況下就必須考慮采用金屬屏蔽罩將射頻能量屏蔽在RF區域內但金屬屏蔽罩也有副作用例如制造成本和裝配成本都很高外形不規則的金屬屏蔽罩在制造時很難保證高精密度長方形或正方形金屬屏蔽罩又使零組件布局受到一些限制金屬屏蔽罩不利于零組件更換和故障移位由于金屬屏蔽罩必須焊在接地面上而且必須與零組件保持一個適當的距離因此需要占用寶貴的PCB射頻電路板空間盡可能保證金屬屏蔽罩的完整非常重要所以進入金屬屏蔽罩的數字信號線應該盡可能走內層而且最好將信號線路層的下一層設為接地層RF信號線可以從金屬屏蔽罩底部的小缺口和接地缺口處的布線層走線出去不過缺口處周圍要盡可能被廣大的接地面積包圍不同信號層上的接地可藉由多個過孔連在一起盡管有以上的缺點但是金屬屏蔽罩仍然非常有效而且常常是隔離關鍵電路的唯一解決方案。
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