RF射頻電路設(shè)計(jì)的基本原則
- 2019-02-25 17:02:00
- 諾塔斯智能科技 原創(chuàng)
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射頻簡稱RF，射頻就是射頻電流，它是一種高頻交流變化電磁波的簡稱。每秒變化小于1000次的交流電稱為低頻電流，大于1000次的稱為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流。科學(xué)合理的RF射頻電路是保證RF射頻識別產(chǎn)品在使用過程中穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一，在設(shè)計(jì)RF射頻識別電路PCB布局時(shí)，必須優(yōu)先滿足以下幾個(gè)總原則：
1、盡可能地把高功率RF放大器和低噪音放大器隔離開來，簡單地說，就是讓高功率RF發(fā)射電路遠(yuǎn)離低功率RF接收電路：
2、確保PCB板上高功率區(qū)至少有一整塊地，最好上面沒有過孔，當(dāng)然，銅箔面積越大越好；
3、電路和電源去耦同樣也極為重要；RF輸出通常需要遠(yuǎn)離RF輸入；敏感的模擬信號應(yīng)該盡可能遠(yuǎn)離高速數(shù)字信號和RF信號。
物理分區(qū)和電氣分區(qū)設(shè)計(jì)原則
設(shè)計(jì)分區(qū)可以分解為物理分區(qū)和電氣分區(qū)。物理分區(qū)主要涉及元器件布局、方向和屏蔽等；電氣分區(qū)可以繼續(xù)分解為電源分配、RF走線、敏感電路和信號以及接地等的分區(qū)。物理分區(qū)原則
元器件位置布局原則。元器件布局是實(shí)現(xiàn)一個(gè)優(yōu)秀RF設(shè)計(jì)的關(guān)鍵．最有效的是首先固定位于RF路徑上的元器件并調(diào)整其方向，以便將RF路徑的長度減到最小，使輸入遠(yuǎn)離輸出。并盡可能遠(yuǎn)地分離高功率電路和低功率電路。PCB堆疊設(shè)計(jì)原則。最有效的電路板堆疊方法是將主接地面安排在表層下的第二層，并盡可能將RF線布置在表層上。將RF路徑上的過孔尺寸減到最小，這不僅可以減少路徑電感，而且還可以減少主地上的虛焊點(diǎn)，并可減少RF能量泄漏到層疊板內(nèi)其他區(qū)域的機(jī)會。
射頻器件及其RF布線布局原則。在物理空間上，像多級放大器這樣的線性電路通常足以將多個(gè)RF區(qū)之間相互隔離開來，但是雙工器、混頻器和中頻放大器／混頻器總是有多個(gè)RF／IF信號相互干擾．因此必須小心地將這一影響減到最小。RF與IF跡線應(yīng)盡可能十字交叉，并盡可能在它們之間隔一塊地。正確的RF路徑對整塊PCB的性能非常重要，這就是元器件布局通常在蜂窩電話PCB設(shè)計(jì)中占大部分時(shí)間的原因。
降低高/低功率器件干擾耦合的設(shè)計(jì)原則。在蜂窩電話PCB上，通常可以將低噪音放大器電路放在PCB的某一面，而將高功率放大器放在另一面，并最終通過雙工器把它們在同一面上連接到RF端和基帶處理器端的天線上。要用技巧來確保通孔不會把RF能量從板的一面?zhèn)鬟f到另一面，常用的是在二面都使用盲孔?？梢酝ㄟ^將通孔安排在PCB板二面都不受RF干擾的區(qū)域來將通孔的不利影響減到最小。
電氣分區(qū)原則
功率傳輸原則。蜂窩電話中大多數(shù)電路的直流電流都相當(dāng)小，因此，布線寬度通常不是問題。不過．必須為高功率放大器的電源單獨(dú)設(shè)定一條盡可能寬的大電流線，以將傳輸壓降減到最低。為了避免太多電流損耗，需要采用多個(gè)通孔來將電流從某一層傳遞到另一層。高功率器件的電源去耦。假如不能在高功率放大器的電源引腳端對它進(jìn)行充分的去耦，那么高功率噪聲將會輻射到整塊板上，并帶來多種的問題。高功率放大器的接地相當(dāng)關(guān)鍵，經(jīng)常需要為其設(shè)計(jì)一個(gè)金屬屏蔽罩。
RF輸入，輸出隔離原則。在大多數(shù)情況下，同樣關(guān)鍵的是確保RF輸出遠(yuǎn)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，假如放大器和緩沖器的輸出以適當(dāng)?shù)南辔缓驼穹答伒剿鼈兊妮斎攵?，那么它們就有可能產(chǎn)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穩(wěn)定地工作。實(shí)際上。它們可能會變得不穩(wěn)定，并將噪音和互調(diào)信號添加到RF信號上。
濾波器輸入，輸出隔離原則。假如射頻信號線不得不從濾波器的輸入端繞回輸出端，那么，這可能會嚴(yán)重?fù)p害濾波器的帶通特性。為了使輸入和輸出良好地隔離。首先必須在濾波器四周布置一圈地。其次濾波器下層區(qū)域也要布置一塊地，并與圍繞濾波器的主地連接起來。把需要穿過濾波器的信號線盡可能遠(yuǎn)離濾波器引腳也是個(gè)好方法。此外，整塊板上各個(gè)地方的接地都要十分小心，否則可能會在不知覺之中引入一條不希望發(fā)生的耦合通道。
數(shù)字電路和模擬電路隔離
在所有PCB設(shè)計(jì)中，盡可能將數(shù)字電路遠(yuǎn)離模擬電路是一條總的原則，它同樣適用于RFPCB設(shè)計(jì)。公共模擬地和用于屏蔽和隔開信號線的地通常是同等重要的，由于疏忽而引起的設(shè)計(jì)更改將可能導(dǎo)致即將完成的設(shè)計(jì)又必須推倒重來。同樣應(yīng)使RF線路遠(yuǎn)離模擬線路和一些很關(guān)鍵的數(shù)字信號。所有的RF走線、焊盤和元件四周應(yīng)盡可能多地填接地銅皮。并盡可能與主地相連。假如RF走線必須穿過信號線，那么盡量在它們之間沿著RF走線布置一層與主地相連的地。假如不可能，一定要保證它們是十字交叉的。這可將容性耦合減到最小，同時(shí)盡可能在每根RF走線四周多布一些地，并把它們連到主地。此外，將并行RF走線之間的距離減到最小可使感性耦合減到最小。
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