射頻電路PCB設計
隨著通信技術的發展,手持射頻電路科技的應用越來越廣泛,如無線尋呼機、手機、無線PDA等。射頻電路的性能指標直接影響整個產品的質量。 這些手持產品最大的特點之一是小型化,這意味著組件的密度非常高,這使得組件(包括SMD、SMC、裸晶片等)之間的相互干擾非常突出。 如果EMI信號處理不當,整個電路系統可能無法正常工作。 囙此,如何預防和抑制電磁干擾,提高電磁相容性已成為射頻電路PCB設計中一個非常重要的課題。 不同PCB設計結構的同一電路的性能指標會有很大差异。
首先,確定與其他PCB板或系統的介面組件在PCB上的位置,並注意介面組件之間的協調(如組件的方向)。 由於手持設備的尺寸非常小,並且組件的佈置非常緊湊,囙此對於較大的組件,必須優先確定相應的位置,並考慮它們之間的協調。 仔細分析電路結構,分塊處理電路(如高頻放大電路、混頻電路、解調電路等),儘量將強電訊號與弱電訊號分離,將數位信號電路與類比信號電路分離, 並嘗試將完成相同功能的電路佈置在一定範圍內,以减少訊號環路面積; 電路各部分的濾波網絡必須就近連接,這樣不僅可以减少輻射,還可以降低干擾的概率。 單元電路根據其對使用中的電磁相容性的敏感性進行分組。 電路中易受干擾的組件也應佈置為避免干擾源(例如來自資料處理板上CPU的干擾)。
在組件的佈局基本完成後,就可以開始佈線了。 佈線的基本原理是在組裝密度允許的情况下,盡可能選擇低密度佈線設計,訊號佈線應盡可能粗細,有利於阻抗匹配。 對於射頻電路來說,訊號線的方向、寬度和間距的不合理設計可能會導致訊號傳輸線之間的交叉干擾; 此外,系統電源本身也存在雜訊干擾,囙此在設計射頻電路PCB時,必須綜合考慮並合理佈線。 佈線時,所有佈線應遠離PCB板框架(約2mm),以避免PCB板製造過程中潜在的斷線或斷裂。 電源線應盡可能寬,以减少回路電阻。 同時,電源線和地線的方向應與資料傳輸的方向一致,以提高抗干擾能力; 訊號線應盡可能短,過孔的數量應儘量減少; 部件之間的連接越短越好,以减少分佈參數和相互電磁干擾; 不相容的訊號線應相互遠離,儘量避免平行佈線,而正方向兩側的訊號線則應相互垂直; 在佈線過程中,需要轉角的地址應使用135°角,以避免直角轉彎。 佈線時,直接連接到焊盤的線路不應太寬,佈線應盡可能遠離未連接的部件,以避免短路; 過孔不塗在元件上,應盡可能遠離斷開的元件,以避免生產中出現虛焊、連續焊、短路等現象。 在射頻電路PCB的設計中,電源線和地線的正確佈線尤為重要。 合理的設計是克服電磁干擾的最重要手段。
PCB板上相當多的干擾源是由電源和地線產生的,其中地線造成的雜訊干擾最大。 地線容易形成電磁干擾的主要原因是地線具有阻抗。 當電流流過地線時,會在地線上產生電壓,從而產生地線的回路電流,形成地線的回路干擾。 當多個電路共用一段地線時,會形成共同的阻抗耦合,從而產生所謂的地線雜訊。 囙此,在佈線射頻電路PCB的地線時,我們應該做到以下幾點:首先,我們應該阻塞電路。 射頻電路基本上可以分為高頻放大、混頻、解調、本地振盪器等部分。 我們應該為每個電路模塊提供一個共同的電勢參考點,即每個模塊電路的地線,這樣訊號就可以在不同的電路模塊之間傳輸。 然後,在RF電路PCB連接到接地線的地方,即接地線進行總結。 由於只有一個參考點,所以不存在公共阻抗耦合,囙此不存在相互干擾問題。 數位區域和類比區域的地線應盡可能隔離,數位接地應與類比接地分開,最後連接到電源接地。 電路各部分內部的地線也應注意單點接地的原則,儘量減少訊號回路的面積,並就近連接到相應濾波電路的地址。 如果空間允許,最好用接地線將每個模塊隔離,以防止相互訊號耦合效應。
射頻電路PCB設計的關鍵是如何降低輻射能力和提高抗干擾能力。 合理的佈局和佈線是射頻電路PCB設計的保證。 本文所述方法有利於提高射頻電路PCB設計的可靠性,解决電磁干擾問題,達到電磁相容的目的。 隨著物聯網科技的興起,電子產品攜帶無線通訊功能越來越普遍。 無線通訊科技是依靠射頻電路PCB實現的,需要專業的設計和模擬分析工具。