電路設計 - 射頻版圖與簡單設計劃分的探討

射頻版圖與簡單設計劃分的探討

射頻的含義
射頻電路板 設計通常被描述為一種“黑色藝術”，因為理論上仍有許多不確定性. 然而, RF 電路板設計 also has many guidelines that can be followed and rules that should not be ignored. 但我們知道，真正實用的科技是如何在由於各種設計約束而無法準確實施這些準則和規則時，對其進行折衷.

今天的手機設計以各種管道將所有東西集成在一起，這對射頻電路板設計非常不利。 現在行業競爭激烈，每個人都在尋找一種以最小的規模和最小的成本集成最多功能的方法。 類比、數位和射頻電路緊密地封裝在一起，用於分隔其問題區域的空間非常小，並且考慮到成本因素，電路板層數通常被最小化。

射頻電路板設計
The 設計 of the 射頻電路板 是設計工程師最麻煩的部分, 這就要求工程師仔細規劃，注意細節.

射頻佈局概念

當我們在RF佈局時, these principles must be prioritized to be satisfied:

Separate the high-power RF amplifier (HPA) from the low-noise amplifier (LNA) as much as possible, 並使高功率射頻發射電路遠離低功率射頻接收電路. 如果PCB上有大量物理空間, 這很容易做到, 但通常有很多組件，PCB空間很小. 您可以將它們放置在PCB的兩側, 或者讓他們交替工作，而不是同時工作. . High-power circuits sometimes include RF buffers and voltage controlled oscillators (VCO).
確保PCB的高功率區域至少有一整塊接地, 最好沒有過孔. 當然, 更多的銅, 更好的.
晶片和電源的去耦也非常重要, 實現這一原則的幾種方法將在後面討論.
射頻輸出通常需要遠離射頻輸入, 我們稍後將詳細討論.
Sensitive analog signals should be as far away as possible from high-speed 數位的 signals and RF signals.
Design partition
The design partition consists of a physical partition and an electrical partition. 物理分區主要涉及組件佈局等問題, 方向, 和遮罩； 電力分區可以繼續分解為配電分區, 射頻路由, 敏感電路和訊號, 和接地.

Physical partition
Component layout is the key to achieving a good RF design. 最有效的方法是首先將組件固定在射頻路徑上，並調整其方向，以最小化射頻路徑的長度, 使輸入遠離輸出, 並盡可能將大功率電路和小功率電路接地分離.
The most effective circuit board stacking method is to arrange the main ground plane (main ground) on the second layer below the surface layer, 並盡可能在表面層上佈線射頻線. 最小化射頻路徑上過孔的尺寸不僅可以降低路徑電感, 還可以减少主接地上的虛擬焊點，减少射頻能量洩漏到層壓板其他區域的機會.

在物理空間中, 像多級放大器這樣的線性電路通常足以將多個射頻區域彼此隔離, 但是雙工器, 攪拌機, 和中頻放大器/混頻器始終具有多個RF/國際單項體育聯合會. 訊號相互干擾, 囙此，必須小心將這種影響降至最低. 射頻和中頻記錄道應盡可能交叉, 並且應盡可能在它們之間放置接地. 正確的射頻路徑對整個系統的效能非常重要 PCB電路板, 這就是為什麼組件佈局通常占行动电话中大部分時間的原因 PCB板 design.

儘管存在上述問題, 金屬遮罩非常有效，通常是隔離關鍵電路的唯一解決方案.
此外, 適當有效的晶片功率解耦也非常重要. 許多帶有集成線性電路的射頻晶片對功率雜訊非常敏感. 通常, 每個晶片需要使用多達四個電容器和一個隔離電感器，以確保過濾掉所有電源雜訊.

最小電容值通常取決於其自諧振頻率和較低的引脚電感，並且相應地選擇C4的值。 由於C3和C2各自的引脚電感，它們的值相對較大，囙此射頻去耦效果較差，但它們更適合過濾低頻雜訊訊號。 電感L1防止射頻訊號從電源線耦合到晶片中。 請記住：所有記錄道都是一個潜在的天線，可以接收和發送射頻訊號，還需要將感應射頻訊號與關鍵線路隔離。

請記住，電感很少並聯在一起，因為這將形成一個空心變壓器，並相互感應干擾訊號。 它們之間的距離必須至少是其中一個設備的高度，或者它們必須以直角排列，以將互感减小到最小。

Electrical partition
The principle of electrical zoning is roughly the same as that of physical zoning, 但它也包含一些其他因素. 現代手機的某些部件使用不同的工作電壓，並由軟件控制以延長電池壽命. 這意味著手機需要運行多個電源, 這給隔離帶來了更多的問題. 電源通常從連接器引入, 並立即解耦，以濾除電路板外部的任何雜訊, 然後通過一組開關或調節器進行分配.

行动电话中大多數電路的直流電流都很小，所以軌跡寬度通常不是問題。 但是，必須為大功率放大器的電源單獨佈線盡可能寬的大電流線，以將傳輸電壓降降降至最低。 為了避免過多的電流損耗，需要多個過孔將電流從一層傳輸到另一層。 此外，如果在大功率放大器的電源引脚處不能充分解耦，高功率雜訊將輻射到整個電路板，並導致各種問題。 大功率放大器的接地至關重要，通常需要為其設計一個金屬遮罩。

在大多數情况下，確保射頻輸出遠離射頻輸入也是至關重要的。 這也適用於放大器、緩衝器和濾波器。 在最壞的情况下，如果放大器和緩衝器的輸出以適當的相位和振幅迴響給其輸入，則它們可能會發生自振盪。 在最佳情况下，它們將能够在任何溫度和電壓條件下穩定工作。 事實上，它們可能變得不穩定，並向射頻訊號添加雜訊和互調訊號。

簡言之, 在 PCB板, 應盡可能多地鋪設並連接至主接地. 將記錄道盡可能靠近放置，以新增內部訊號層和配電層的繪圖數量, 並適當調整跡線，以便可以將接地連接過孔排列到曲面上的隔離圖. PCB各層應避免自由接地，因為它們可以像小天線一樣拾取或注入雜訊. 在大多數情况下, 如果你不能把他們連接到主島上, 那你最好把它們拿走.