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RF設計過程中降低信號耦合的PCB布線技巧

RF設計過程中降低信號耦合的PCB布線技巧

新一輪藍牙設備、無繩電話和蜂窩電話需求高潮正促使中國電子工程師越來越關注RF電路設計技巧。RF電路板的設計是最令設計工程師感到頭疼的部分,如想一次獲得成功,仔細規劃和注重細節是必須加以高度重視的兩大關鍵設計規則。

射頻(RF)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”,但這個觀點只有部分正確,RF電路板設計也有許多可以遵循的準則和不應該被忽視的法則。不過,在實際設計時,真正實用的技巧是當這些準則和法則因各種設計約束而無法準確地實施時如何對它們進行折衷處理。

當然,有許多重要的RF設計課題值得討論,包括阻抗和阻抗匹配、絕緣層材料和層疊板以及波長和駐波,不過,本文將集中探討與RF電路板分區設計有關的各種問題。

今天的蜂窩電話設計以各種方式將所有的東西集成在一起,這對RF電路板設計來說很不利。現在業界競爭非常激烈,人人都在找辦法用最小的尺寸和最小的成本集成最多的功能。模擬、數字和RF電路都緊密地擠在一起,用來隔開各自問題區域的空間非常小,而且考慮到成本因素,電路板層數往往又減到最小。令人感到不可思議的是,多用途芯片可將多種功能集成在一個非常小的裸片上,而且連接外界的引腳之間排列得又非常緊密,因此RF、IF、模擬和數字信號非常靠近,但它們通常在電氣上是不相干的。電源分配可能對設計者來說是一個噩夢,為了延長電池壽命,電路的不同部分是根據需要而分時工作的,并由軟件來
控制轉換。這意味著你可能需要為你的蜂窩電話提供5到6種工作電源。

今天的蜂窩電話設計以各種方式將所有的東西集成在一起,這對RF電路板設計來說很不利。現在業界競爭非常激烈,人人都在找辦法用最小的尺寸和最小的成本集成最多的功能。模擬、數字和RF電路都緊密地擠在一起,用來隔開各自問題區域的空間非常小,而且考慮到成本因素,電路板層數往往又減到最小。令人感到不可思議的是,多用途芯片可將多種功能集成在一個非常小的裸片上,而且連接外界的引腳之間排列得又非常緊密,因此RF、IF、模擬和數字信號非常靠近,但它們通常在電氣上是不相干的。電源分配可能對設計者來說是一個噩夢,為了延長電池壽命,電路的不同部分是根據需要而分時工作的,并由軟件來控制轉換。這意味著你可能需要為你的蜂窩電話提供5到6種工作電源。

RF布局概念

在設計RF布局時,有幾個總的原則必須優先加以滿足:

盡可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔離開來,簡單地說,就是讓高功率RF發射電路遠離低功率RF接收電路。如果你的PCB板上有很多物理空間,那么你可以很容易地做到這一點,但通常元器件很多,PCB空間較小,因而這通常是不可能的。你可以把他們放在PCB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緩沖器和壓控制振蕩器(VCO)。

確保PCB板上高功率區至少有一整塊地,最好上面沒有過孔,當然,銅皮越多越好。稍后,我們將討論如何根據需要打破這個設計原則,以及如何避免由此而可能引起的問題。

芯片和電源去耦同樣也極為重要,稍后將討論實現這個原則的幾種方法。

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