射頻電路板規(guī)劃因為在理論上還有許多不確定性，因此常被描述為一種“黑色藝術(shù)”，但這個觀點只要部分正確，RF電路板規(guī)劃也有許多能夠遵從的準則和不應(yīng)該被忽視的規(guī)律。
不過，在實踐規(guī)劃時，真實實用的技巧是當這些準則和規(guī)律因各種規(guī)劃束縛而無法精確地施行時怎么對它們進行折衷處理。當然，有許多重要的RF規(guī)劃課題值得評論，包括阻抗和阻抗匹配、絕緣層資料和層疊板以及波長和駐波等，在全面把握各類規(guī)劃準則前提下的細心規(guī)劃是一次性成功規(guī)劃的保證。
RF電路規(guī)劃的常見問題
1、數(shù)字電路模塊和模仿電路模塊之間的攪擾
如果模仿電路(射頻)和數(shù)字電路獨自作業(yè)，可能各自作業(yè)杰出?？墒?，一旦將二者放在同一塊電路板上，運用同一個電源一同作業(yè)，整個體系很可能就不安穩(wěn)。這首要是因為數(shù)字信號頻頻地在地和正電源(>3 V)之間搖擺，并且周期特別短，常常是納秒級的。因為較大的振幅和較短的切換時刻。使得這些數(shù)字信號包括大量且獨立于切換頻率的高頻成分。在模仿部分，從無線調(diào)諧回路傳到無線設(shè)備接納部分的信號一般小于lμV。因此數(shù)字信號與射頻信號之間的差別會抵達120 dB。明顯.如果不能使數(shù)字信號與射頻信號很好地別離。弱小的射頻信號可能遭到損壞,這樣一來，無線設(shè)備作業(yè)功能就會惡化，乃至徹底不能作業(yè)。
2、供電電源的噪聲攪擾
射頻電路關(guān)于電源噪聲恰當靈敏,尤其是對毛刺電壓和其他高頻諧波。微操控器會在每個內(nèi)部時鐘周期內(nèi)短時刻俄然吸人大部分電流,這是因為現(xiàn)代微操控器都選用CMOS工藝制作。因此。假定一個微操控器以lMHz的內(nèi)部時鐘頻率運轉(zhuǎn)，它將以此頻率從電源提取電流。如果不采納適宜的電源去耦.必將引起電源線上的電壓毛刺。如果這些電壓毛刺抵達電路RF部分的電源引腳,嚴峻時可能導(dǎo)致作業(yè)失效。
3、不合理的地線
如果RF電路的地線處理不妥,可能發(fā)生一些古怪的現(xiàn)象。關(guān)于數(shù)字電路規(guī)劃,即便沒有地線層,大多數(shù)數(shù)字電路功能也體現(xiàn)杰出。而在RF頻段，即便一根很短的地線也會如電感器一樣效果。粗略地計算,每毫米長度的電感量約為l nH,433 MHz時10 toni PCB線路的感抗約27Ω。如果不選用地線層，大多數(shù)地線將會較長，電路將無法具有規(guī)劃的特性。
4、天線對其他模仿電路部分的輻射攪擾
在PCB電路規(guī)劃中，板上一般還有其他模仿電路。例如，許多電路上都有模，數(shù)變換(ADC)或數(shù)/模變換器(DAC)。射頻發(fā)送器的天線宣布的高頻信號可能會抵達ADC的模仿淙攵恕R蛭 魏蔚緶廢唄范伎贍莧縑煜咭謊⒊齷蚪郵誖F信號。如果ADC輸入端的處理不合理，RF信號可能在ADC輸入的ESD二極管內(nèi)自激。從而引起ADC誤差。
射頻電路布局準則
在規(guī)劃RF布局時,有必要優(yōu)先滿意以下幾個總準則：
(1)盡可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)阻離隔來，簡略地說，就是讓高功率RF發(fā)射電路遠離低功率RF接納電路;
(2)保證PCB板上高功率區(qū)至少有一整塊地，最好上面沒有過孔，當然，銅箔面積越大越好;
(3)電路和電源去耦相同也極為重要;
(4)RF輸出一般需求遠離RF輸入;
(5)靈敏的模仿信號應(yīng)該盡可能遠離高速數(shù)字信號和RF信;
物理分區(qū)、電氣分區(qū)規(guī)劃分區(qū)
能夠分解為物理分區(qū)和電氣分區(qū)。物理分區(qū)首要觸及元器材布局、朝向和屏蔽等問題;電氣分區(qū)能夠繼續(xù)分解為電源分配、RF走線、靈敏電路和信號以及接地等的分區(qū)。
1、我們評論物理分區(qū)問題
元器材布局是完成一個優(yōu)異RF規(guī)劃的要害，最有用的技能是首要固定坐落RF途徑上的元器材，并調(diào)整其朝向以將RF途徑的長度減到最小，使輸入遠離輸出，并盡可能遠地別離高功率電路和低功率電路。
最有用的電路板堆疊辦法是將主接地上(主地)安排在表層下的第二層，并盡可能將RF線走在表層上。將RF途徑上的過孔尺度減到最小不只能夠削減途徑電感，并且還能夠削減主地上的虛焊點，并可削減RF能量走漏到層疊板內(nèi)其他區(qū)域的時機。在物理空間上，像多級放大器這樣的線性電路一般足以將多個RF區(qū)之間彼此阻離隔來，可是雙工器、混頻器和中頻放大器/混頻器總是有多個RF/IF信號彼此攪擾，因此有必要當心地將這一影響減到最小。
2、RF與IF走線應(yīng)盡可能走十字穿插，并盡可能在它們之間隔一塊地
正確的RF途徑對整塊PCB板的功能而言十分重要，這也就是為什么元器材布局一般在手機PCB板規(guī)劃中占大部分時刻的原因。在手機PCB板規(guī)劃上，一般能夠?qū)⒌驮胍舴糯笃麟娐贩旁赑CB板的某一面，而高功率放大器放在另一面，并最終經(jīng)過雙工器把它們在同一面上銜接到RF端和基帶處理器端的天線上。
3、恰當和有用的芯片電源去耦也十分重要
許多集成了線性線路的RF芯片對電源的噪音十分靈敏，一般每個芯片都需求選用高達四個電容和一個阻隔電感來保證濾除一切的電源噪音。一塊集成電路或放大器常常帶有一個開漏極輸出，因此需求一個上拉電感來供給一個高阻抗RF負載和一個低阻抗直流電源，相同的準則也適用于對這一電感端的電源進行去耦。
有些芯片需求多個電源才干作業(yè)，因此你可能需求兩到三套電容和電感來分別對它們進行去耦處理，電感極少并行靠在一同，因為這將構(gòu)成一個空芯變壓器并彼此感應(yīng)發(fā)生攪擾信號，因此它們之間的間隔至少要恰當于其中一個器材的高度，或者成直角擺放以將其互感減到最小。
4、電氣分區(qū)準則大體上與物理分區(qū)相同，但還包括一些其它因素
手機的某些部分選用不同作業(yè)電壓，并憑借軟件對其進行操控，以延伸電池作業(yè)壽數(shù)。這意味著手機需求運轉(zhuǎn)多種電源，而這給阻隔帶來了更多的問題。
電源一般從銜接器引進，并立即進行去耦處理以濾除任何來自線路板外部的噪聲，然后再經(jīng)過一組開關(guān)或穩(wěn)壓器之后對其進行分配。手機PCB板上大多數(shù)電路的直流電流都恰當小，因此走線寬度一般不是問題，不過，有必要為高功率放大器的電源獨自走一條盡可能寬的大電流線，以將傳輸壓降減到最低。為了防止太多電流損耗，需求選用多個過孔來將電流從某一層傳遞到另一層。此外，如果不能在高功率放大器的電源引腳端對它進行充沛的去耦，那么高功率噪聲將會輻射到整塊板上，并帶來各種各樣的問題。
高功率放大器的接地恰當要害，并常常需求為其規(guī)劃一個金屬屏蔽罩。在大多數(shù)情況下，相同要害的是保證RF輸出遠離RF輸入。
這也適用于放大器、緩沖器和濾波器。在最壞情況下，如果放大器和緩沖器的輸出以恰當?shù)南辔缓驼穹磻?yīng)到它們的輸入端，那么它們就有可能發(fā)生自激振蕩。在最好情況下，它們將能在任何溫度和電壓條件下安穩(wěn)地作業(yè)。
實踐上，它們可能會變得不安穩(wěn)，并將噪音和互調(diào)信號添加到RF信號上。如果射頻信號線不得不從濾波器的輸入端繞回輸出端，這可能會嚴峻損害濾波器的帶通特性。為了使輸入和輸出得到杰出的阻隔，首要有必要在濾波器周圍布一圈地，其次濾波器基層區(qū)域也要布一塊地，并與環(huán)繞濾波器的主地銜接起來。把需求穿過濾波器的信號線盡可能遠離濾波器引腳也是個好辦法。
5、要保證不添加噪聲有必要從以下幾個方面考慮
首要，操控線的希望頻寬規(guī)?？赡軓腄C直到2MHz，而經(jīng)過濾波來去掉這么寬頻帶的噪聲幾乎是不可能的;其次，VCO操控線一般是一個操控頻率的反應(yīng)回路的一部分，它在許多當?shù)囟加锌赡芤M噪聲，因此有必要十分當心處理VCO操控線。要保證RF走線基層的地是實心的，并且一切的元器材都牢固地連到主地上，并與其它可能帶來噪聲的走線阻離隔來。
此外，要保證VCO的電源已得到充沛去耦，因為VCO的RF輸出往往是一個相對較高的電平，VCO輸出信號很簡略攪擾其它電路，因此有必要對VCO加以特別留意。事實上，VCO往往布放在RF區(qū)域的結(jié)尾，有時它還需求一個金屬屏蔽罩。
諧振電路(一個用于發(fā)射機，另一個用于接納機)與VCO有關(guān)，但也有它自己的特色。簡略地講，諧振電路是一個帶有容性二極管的并行諧振電路，它有助于設(shè)置VCO作業(yè)頻率和將語音或數(shù)據(jù)調(diào)制到RF信號上。一切VCO的規(guī)劃準則相同適用于諧振電路。因為諧振電路含有數(shù)量恰當多的元器材、板上散布區(qū)域較寬以及一般運轉(zhuǎn)在一個很高的RF頻率下，因此諧振電路一般對噪聲十分靈敏。
信號一般擺放在芯片的相鄰腳上，但這些信號引腳又需求與相對較大的電感和電容合作才干作業(yè)，這反過來要求這些電感和電容的方位有必要靠得很近，并連回到一個對噪聲很靈敏的操控環(huán)路上。要做到這點是不簡略的。
自動增益操控(AGC)放大器相同是一個簡略出問題的當?shù)兀还苁前l(fā)射仍是接納電路都會有AGC放大器。AGC放大器一般能有用地濾掉噪聲，不過因為手機具有處理發(fā)射和接納信號強度快速變化的能力，因此要求AGC電路有一個恰當寬的帶寬，而這使某些要害電路上的AGC放大器很簡略引進噪聲。規(guī)劃AGC線路有必要恪守杰出的模仿電路規(guī)劃技能，而這跟很短的運放輸入引腳和很短的反應(yīng)途徑有關(guān)，這兩處都有必要遠離RF、IF或高速數(shù)字信號走線。
相同，杰出的接地也必不可少，并且芯片的電源有必要得到杰出的去耦。如果有必要要在輸入或輸出端走一根長線，那么最好是在輸出端，一般輸出端的阻抗要低得多，并且也不簡略感應(yīng)噪聲。一般信號電平越高，就越簡略把噪聲引進到其它電路。在一切PCB規(guī)劃中，盡可能將數(shù)字電路遠離模仿電路是一條總的準則，它相同也適用于RF PCB規(guī)劃。公共模仿地和用于屏蔽和離隔信號線的地一般是對等重要的，因此在規(guī)劃早期階段，細心的方案、考慮周全的元器材布局和徹底的布局*估都十分重要，相同應(yīng)使RF線路遠離模仿線路和一些很要害的數(shù)字信號，一切的RF走線、焊盤和元件周圍應(yīng)盡可能多填接地銅皮，并盡可能與主地相連。如果RF走線有必要穿過信號線，那么盡量在它們之間沿著RF走線布一層與主地相連的地。如果不可能的話，必定要保證它們是十字穿插的，這可將容性耦合減到最小，一起盡可能在每根RF走線周圍多布一些地，并把它們連到主地。
PCB板規(guī)劃時應(yīng)留意幾個方面
1、電源、地線的處理
對每個從事電子產(chǎn)品規(guī)劃的工程人員來說都理解地線與電源線之間噪音所發(fā)生的原因，現(xiàn)只對下降式按捺噪音作以表述：
(1)、眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。
(2)、盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的聯(lián)系是：地線>電源線>信號線，一般信號線寬為：0.2～0.3mm，最經(jīng)細寬度可達0.05～0.07mm，電源線為1.2～2.5 mm。 對數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個回路， 即構(gòu)成一個地網(wǎng)來運用(模仿電路的地不能這樣運用)
(3)、用大面積銅層作地線用，在印制板上把沒被用上的當?shù)囟寂c地相銜接作為地線用?；蚴亲龀啥鄬影?，電源，地線各占用一層。
2、數(shù)字電路與模仿電路的共地處理
現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路(數(shù)字或模仿電路)，而是由數(shù)字電路和模仿電路混合構(gòu)成的。因此在布線時就需求考慮它們之間相互攪擾問題，特別是地線上的噪音攪擾。數(shù)字電路的頻率高，模仿電路的靈敏度強，對信號線來說，高頻的信號線盡可能遠離靈敏的模仿電路器材，對地線來說，整人PCB對外界只要一個結(jié)點，所以有必要在PCB內(nèi)部進行處理數(shù)、模共地的問題，而在板內(nèi)部數(shù)字地和模仿地實踐上是分隔的它們之間互不相連，只是在PCB與外界銜接的接口處(如插頭等)。數(shù)字地與模仿地有一點短接，請留意，只要一個銜接點。也有在PCB上不共地的，這由體系規(guī)劃來決議。
3、信號線布在電(地)層上
在多層印制板布線時，因為在信號線層沒有布完的線剩余現(xiàn)已不多，再多加層數(shù)就會造成糟蹋也會給出產(chǎn)添加必定的作業(yè)量，本錢也相應(yīng)添加了，為處理這個對立，能夠考慮在電(地)層上進行布線。首要應(yīng)考慮用電源層，其次才是地層。因為最好是保存地層的完整性。
4、大面積導(dǎo)體中銜接腿的處理
在大面積的接地(電)中，常用元器材的腿與其銜接，對銜接腿的處理需求進行歸納的考慮，就電氣功能而言，元件腿的焊盤與銅面滿接為好，但對元件的焊接裝置就存在一些不良隱患。所以統(tǒng)籌電氣功能與工藝需求，做成十字花焊盤，稱之為熱阻隔(heat shield)俗稱熱焊盤(Thermal)，這樣，可使在焊接時因截面過分散熱而發(fā)生虛焊點的可能性大大削減。多層板的接電(地)層腿的處理相同。
5、布線中網(wǎng)絡(luò)體系的效果
在許多CAD體系中，布線是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)體系決議的。網(wǎng)格過密，通路盡管有所添加，但步進太小，圖場的數(shù)據(jù)量過大，這必定對設(shè)備的存貯空間有更高的要求，一起也目標計算機類電子產(chǎn)品的運算速度有極大的影響。而有些通路是無效的，如被元件腿的焊盤占用的或被裝置孔、定們孔所占用的等。網(wǎng)格過疏，通路太少對布通率的影響極大。所以要有一個疏密合理的網(wǎng)格體系來支撐布線的進行。標準元器材兩腿之間的間隔為0.1英寸(2.54mm)，所以網(wǎng)格體系的根底一般就定為0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍數(shù)，如：0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。
高頻PCB規(guī)劃技巧和辦法
1、傳輸線角落要選用45°角，以下降回損
2、要選用絕緣常數(shù)值按層次嚴厲受控的高功能絕緣電路板。這種辦法有利于對絕緣資料與附近布線之間的電磁場進行有用辦理。
3、要完善有關(guān)高精度蝕刻的PCB規(guī)劃標準。要考慮規(guī)矩線寬總誤差為+/-0.0007英寸、對布線形狀的下切(undercut)和橫斷面進行辦理并指定布線側(cè)壁電鍍條件。對布線(導(dǎo)線)幾許形狀和涂層外表進行整體辦理，對處理與微波頻率相關(guān)的趨膚效應(yīng)問題及完成這些標準恰當重要。
4、杰出引線存在抽頭電感，要防止運用有引線的組件。高頻環(huán)境下，最好運用外表裝置組件。
5、對信號過孔而言，要防止在靈敏板上運用過孔加工(pth)工藝，因為該工藝會導(dǎo)致過孔處發(fā)生引線電感。
6、要供給豐厚的接地層。要選用模壓孔將這些接地層銜接起來防止3維電磁場對電路板的影響。
7、要挑選非電解鍍鎳或浸鍍金工藝，不要選用HASL法進行電鍍。
8、阻焊層可防止焊錫膏的流動?？墒?，因為厚度不確定性和絕緣功能的未知性，整個板外表都掩蓋阻焊資料將會導(dǎo)致微帶規(guī)劃中的電磁能量的較大變化。一般選用焊壩(solder dam)來作阻焊層的電磁場。
這種情況下，我們辦理著微帶到同軸電纜之間的變換。在同軸電纜中，地線層是環(huán)形交錯的，并且間隔均勻。在微帶中，接地層在有源線之下。這就引進了某些邊緣效應(yīng)，需在規(guī)劃時了解、猜測并加以考慮。當然，這種不匹配也會導(dǎo)致回損，有必要最大程度減小這種不匹配以防止發(fā)生噪音和信號攪擾。
電磁兼容性規(guī)劃
電磁兼容性是指電子設(shè)備在各種電磁環(huán)境中仍能夠和諧、有用地進行作業(yè)的能力。電磁兼容性規(guī)劃的意圖是使電子設(shè)備既能按捺各種外來的攪擾，使電子設(shè)備在特定的電磁環(huán)境中能夠正常作業(yè)，一起又能削減電子設(shè)備自身對其它電子設(shè)備的電磁攪擾。
1、挑選合理的導(dǎo)線寬度
因為瞬變電流在印制線條上所發(fā)生的沖擊攪擾首要是由印制導(dǎo)線的電感成分造成的，因此應(yīng)盡量減小印制導(dǎo)線的電感量。印制導(dǎo)線的電感量與其長度成正比，與其寬度成反比，因此短而精的導(dǎo)線對按捺攪擾是有利的。時鐘引線、行驅(qū)動器或總線驅(qū)動器的信號線常常載有大的瞬變電流，印制導(dǎo)線要盡可能地短。關(guān)于分立元件電路，印制導(dǎo)線寬度在1.5mm左右時，即可徹底滿意要求;關(guān)于集成電路，印制導(dǎo)線寬度可在0.2～1.0mm之間挑選。
2、選用正確的布線戰(zhàn)略
選用對等走線能夠削減導(dǎo)線電感，但導(dǎo)線之間的互感和散布電容添加，如果布局答應(yīng)，最好選用井字形網(wǎng)狀布線結(jié)構(gòu)，具體做法是印制板的一面橫向布線，另一面縱向布線，然后在穿插孔處用金屬化孔相連。
3、有用地按捺串擾
為了按捺印制板導(dǎo)線之間的串擾，在規(guī)劃布線時應(yīng)盡量防止長間隔的對等走線，盡可能拉開線與線之間的間隔，信號線與地線及電源線盡可能不穿插。在一些對攪擾十分靈敏的信號線之間設(shè)置一根接地的印制線，能夠有用地按捺串擾。
4、為了防止高頻信號經(jīng)過印制導(dǎo)線時發(fā)生的電磁輻射，在印制電路板布線時，還應(yīng)留意以下幾點：
(1)盡量削減印制導(dǎo)線的不接連性，例如導(dǎo)線寬度不要驟變，導(dǎo)線的角落應(yīng)大于90度制止環(huán)狀走線等。
(2)時鐘信號引線最簡略發(fā)生電磁輻射攪擾，走線時應(yīng)與地線回路相接近，驅(qū)動器應(yīng)緊挨著銜接器。
(3)總線驅(qū)動器應(yīng)緊挨其欲驅(qū)動的總線。關(guān)于那些脫離印制電路板的引線，驅(qū)動器應(yīng)緊緊挨著銜接器。
(4)數(shù)據(jù)總線的布線應(yīng)每兩根信號線之間夾一根信號地線。最好是緊緊挨著最不重要的地址引線放置地回路，因為后者常載有高頻電流。
(5)在印制板安置高速、中速和低速邏輯電路時，應(yīng)按照圖1的方式擺放器材。
5、按捺反射攪擾
為了按捺出現(xiàn)在印制線條終端的反射攪擾，除了特殊需求之外，應(yīng)盡可能縮短印制線的長度和選用慢速電路。必要時可加終端匹配，即在傳輸線的結(jié)尾對地和電源端各加接一個相同阻值的匹配電阻。根據(jù)經(jīng)歷，對一般速度較快的TTL電路，其印制線條善于10cm以上時就應(yīng)選用終端匹配辦法。匹配電阻的阻值應(yīng)根據(jù)集成電路的輸出驅(qū)動電流及吸收電流的最大值來決議。
6、電路板規(guī)劃過程中選用差分信號線布線戰(zhàn)略
布線十分接近的差分信號對彼此之間也會相互緊密耦合，這種相互之間的耦合會減小EMI發(fā)射，一般(當然也有一些破例)差分信號也是高速信號，所以高速規(guī)劃規(guī)矩一般也都適用于差分信號的布線，特別是規(guī)劃傳輸線的信號線時更是如此。這就意味著我們有必要十分慎重地規(guī)劃信號線的布線，以保證信號線的特征阻抗沿信號線遍地接連并且堅持一個常數(shù)。
在差分線對的布局布線過程中，我們希望差分線對中的兩個PCB線徹底一致。這就意味著，在實踐使用中應(yīng)該盡最大的努力來保證差分線對中的PCB線具有徹底一樣的阻抗并且布線的長度也徹底一致。差分PCB線一般總是成對布線，并且它們之間的間隔沿線對的方向在恣意方位都堅持為一個常數(shù)不變。一般情況下，差分線對的布局布線總是盡可能地接近。
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