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射频电路板是怎样来分区的

本日的蜂窝电话设计以各类要领将所有的器械集成在一路,这对RF电路板设计来说很晦气。现在业界竞争异常猛烈,各人都在找法子用最小的尺寸和最小的资源集成最多的功能。模拟、数字和RF电路都慎密地挤在一路,用来隔开各自问题区域的空间异常小,而且斟酌到资源身分,电路板层数每每又减到最小。令人认为弗成思议的是,多用途芯片可将多种功能集成在一个异常小的裸片上,而且连接外界的引脚之间排列得又异常慎密,是以RF、IF、模拟和数字旌旗灯号异常接近,但它们平日在电气上是不关连的。电源分配可能对设计者来说是一个恶梦,为了延长电池寿命,电路的不合部分是根据必要而分时事情的,并由软件来节制转换。这意味着你可能必要为你的蜂窝电话供给5到6种事情电源。

在设计RF结构时,有几个总的原则必须优先加以满意:

尽可能地把高功率RF放大年夜器(HPA)和低噪音放大年夜器(LNA)隔脱离来,简单地说,便是让高功率RF发射电路阔别低功率RF接管电路。假如你的PCB板上有很多物理空间,那么你可以很轻易地做到这一点,但平日元器件很多,PCB空间较小,因而这平日是弗成能的。你可以把他们放在PCB板的两面,或者让它们交替事情,而不是同时事情。高功率电路无意偶尔还可包括RF缓冲器和压节制振荡器(VCO)。

确保PCB板上高功率区至少有一整块地,最好上面没有过孔,当然,铜皮越多越好。稍后,我们将评论争论若何根据必要突破这个设计原则,以及若何避免由此而可能引起的问题。

芯片和电源去耦同样也极为紧张,稍后将评论争论实现这个原则的几种措施。

RF输出平日必要阔别RF输入,稍后我们将进行具体评论争论。

敏感的模拟旌旗灯号应该尽可能阔别高速数字旌旗灯号和RF旌旗灯号。

若何进行分区?

设计分区可以分化为物理分区和电气分区。物理分区主要涉及元器件结构、朝向和樊篱等问题;电气分区可以继承分化为电源分配、RF走线、敏感电路和旌旗灯号以及接地等的分区。

首先我们评论争论物理分区问题。元器件结构是实现一个优秀RF设计的关键,最有效的技巧是首先固定位于RF路径上的元器件,并调剂其朝向以将RF路径的长度减到最小,使输入阔别输出,并尽可能远地分离高功率电路和低功率电路。

最有效的电路板堆叠措施是将主接地面(主地)安排在表层下的第二层,并尽可能将RF线走在表层上。将RF路径上的过孔尺寸减到最小不仅可以削减路径电感,而且还可以削减主地上的虚焊点,并可削减RF能量透露到层叠板内其他区域的时机。

在物理空间上,像多级放大年夜器这样的线性电路平日足以将多个RF区之间互相隔脱离来,然则双工器、混频器和中频放大年夜器/混频器老是有多个RF/IF旌旗灯号互相滋扰,是以必须小心地将这一影响减到最小。RF与IF走线应尽可能走十字交叉,并尽可能在它们之距离一块地。精确的RF路径对整块PCB板的机能而言异常紧张,这也便是为什么元器件结构平日在蜂窝电话PCB板设计中占大年夜部分光阴的缘故原由。

在蜂窝电话PCB板上,平日可以将低噪音放大年夜器电路放在PCB板的某一壁,而高功率放大年夜器放在另一壁,并终极经由过程双工器把它们在同一壁上连接到RF端和基带处置惩罚器真个天线上。必要一些技术来确保直经由过程孔不会把RF能量从板的一壁通报到另一壁,常用的技巧是在两面都应用盲孔。可以经由过程将直经由过程孔安排在PCB板两面都不受RF滋扰的区域来将直经由过程孔的晦气影响减到最小。

无意偶尔不太可能在多个电路块之间包管足够的隔离,在这种环境下就必须斟酌采纳金属樊篱罩将射频能量樊篱在RF区域内,但金属樊篱罩也存在问题,例如:自身资源和装置资源都很贵;

形状不规则的金属樊篱罩在制造时很难包管高精度,长方形或正方形金属樊篱罩又使元器件结构受到一些限定;金属樊篱罩晦气于元器件替换和故障定位;因为金属樊篱罩必须焊在地上,必须与元器件维持一个适当间隔,是以必要占用宝贵的PCB板空间。

尽可能包管樊篱罩的完备异常紧张,进入金属樊篱罩的数字旌旗灯号线应该尽可能走内层,而且最好走线层的下面一层PCB是地层。RF旌旗灯号线可以从金属樊篱罩底部的小缺口和地缺口处的布线层上走出去,不过缺口处周围要尽可能地多布一些地,不合层上的地可经由过程多个过孔连在一路。

只管有以上的问题,然则金属樊篱罩异常有效,而且经常照样隔离关键电路的独一办理规划。

此外,恰当和有效的芯片电源去耦也异常紧张。许多集成了线性线路的RF芯片对电源的噪音异常敏感,平日每个芯片都必要采纳高达四个电容和一个隔离电感来确保滤除所有的电源噪音)。

最小电容值平日取决于其自谐振频率和低引脚电感,C4的值便是据此选择的。C3和C2的值因为其自身引脚电感的关系而相对较大年夜一些,从而RF去耦效果要差一些,不过它们较得当于滤除较低频率的噪声旌旗灯号。电感L1使RF旌旗灯号无法从电源线耦合到芯片中。记着:所有的走线都是一条潜在的既可接管也可发射RF旌旗灯号的天线,别的将感应的射频旌旗灯号与关键线路隔脱离也很需要。

这些去耦元件的物理位置平日也很关键,这几个紧张元件的结构原则是:C4要尽可能接近IC引脚并接地,C3必须最接近C4,C2必须最接近C3,而且IC引脚与C4的连接走线要尽可能短,这几个元件的接地端(尤其是C4)平日该当经由过程下一地层与芯片的接地引脚相连。将元件与地层相连的过孔应该尽可能接近PCB板上元件焊盘,最好是应用打在焊盘上的盲孔以将连接线电感减到最小,电感应该接近C1。

一块集成电路或放大年夜器经常带有一个开漏极输出,是以必要一个上拉电感来供给一个高阻抗RF负载和一个低阻抗直流电源,同样的原则也适用于对这一电感真个电源进行去耦。有些芯片必要多个电源才能事情,是以你可能必要两到三套电容和电感来分手对它们进行去耦处置惩罚,假如该芯片周围没有足够空间的话,那么可能会碰到一些麻烦。

记着电感极少并行靠在一路,由于这将形成一个空芯变压器并互相感应孕育发生滋扰旌旗灯号,是以它们之间的间隔至少要相称于此中一个器件的高度,或者成直角排列以将其互感减到最小。

电气分区原则大年夜体上与物理分区相同,但还包孕一些其它身分。今世蜂窝电话的某些部分采纳不合事情电压,并借助软件对其进行节制,以延长电池事情寿命。这意味着蜂窝电话必要运行多种电源,而这给隔离带来了更多的问题。电源平日从连接器引入,并急速进行去耦处置惩罚以滤除任何来自线路板外部的噪声,然后再颠末一组开关或稳压器之后对其进行分配。

蜂窝电话里大年夜多半电路的直流电流都相称小,是以走线宽度平日不是问题,不过,必须为高功率放大年夜器的电源零丁走一条尽可能宽的大年夜电流线,以将传输压降减到最低。为了避免太多电流损耗,必要采纳多个过孔来将电流从某一层通报到另一层。此外,假如不能在高功率放大年夜器的电源引脚端对它进行充分的去耦,那么高功率噪声将会辐射到整块板上,并带来各类各样的问题。高功率放大年夜器的接地相称关键,并常常必要为其设计一个金属樊篱罩。

责任编辑:ct

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