1、射頻電路板設(shè)計(jì)技巧成功的RF設(shè)計(jì)必須仔細(xì)注意整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中每個(gè)步驟及每個(gè)細(xì)節(jié)，這意味著必須在設(shè)計(jì)開(kāi)始階段就要進(jìn)行徹底的、仔細(xì)的規(guī)劃，并對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)步驟的進(jìn)展進(jìn)行全面持續(xù)的評(píng)估。而這種細(xì)致的設(shè)計(jì)技巧正是國(guó)內(nèi)大多數(shù)電子企業(yè)文化所欠缺的。 近幾年來(lái)，由由于藍(lán)芽芽設(shè)備、無(wú)無(wú)線局域域網(wǎng)絡(luò)(WLAAN)設(shè)設(shè)備，和和行動(dòng)電電話的需需求與成成長(zhǎng)，促促使業(yè)者者越來(lái)越越關(guān)注RRF電路路設(shè)計(jì)的的技巧。從從過(guò)去到到現(xiàn)在，RF電路板設(shè)計(jì)如同電磁干擾(EMI)問(wèn)題一樣，一直是工程師們最難掌控的部份，甚至是夢(mèng)魘。若想要一次就設(shè)計(jì)成功，必須事先仔細(xì)規(guī)劃和注重細(xì)節(jié)才能奏效。 射頻(RFF)電路路板設(shè)計(jì)計(jì)由于在在理論上上還有很很多

2、不確確定性，因因此常被被形容為為一種黑色藝藝術(shù)(blaack artt) 。但但這只是是一種以以偏蓋全全的觀點(diǎn)點(diǎn)，RFF電路板板設(shè)計(jì)還還是有許許多可以以遵循的的法則。不不過(guò)，在在實(shí)際設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)，真真正實(shí)用用的技巧巧是當(dāng)這這些法則則因各種種限制而而無(wú)法實(shí)實(shí)施時(shí)，如如何對(duì)它它們進(jìn)行行折衷處處理。重重要的RRF設(shè)計(jì)計(jì)課題包包括：阻阻抗和阻阻抗匹配配、絕緣緣層材料料和層疊疊板、波波長(zhǎng)和諧諧波.等，本本文將集集中探討討與RFF電路板板分區(qū)設(shè)設(shè)計(jì)有關(guān)關(guān)的各種種問(wèn)題。 微過(guò)孔的種種類(lèi) 電路板上不不同性質(zhì)質(zhì)的電路路必須分分隔，但但是又要要在不產(chǎn)產(chǎn)生電磁磁干擾的的最佳情情況下連連接，這這就需要要用到微微過(guò)孔(mi

3、ccrovvia)。通常常微過(guò)孔孔直徑為為0.005mmm至0.220mmm，這些些過(guò)孔一一般分為為三類(lèi)，即即盲孔(bliind viaa)、埋埋孔(bburyy viia)和和通孔(thrrouggh vvia)。盲孔孔位于印印刷線路路板的頂頂層和底底層表面面，具有有一定深深度，用用于表層層線路和和下面的的內(nèi)層線線路的連連接，孔孔的深度度通常不不超過(guò)一一定的比比率(孔徑)。埋孔孔是指位位于印刷刷線路板板內(nèi)層的的連接孔孔，它不不會(huì)延伸伸到線路路板的表表面。上上述兩類(lèi)類(lèi)孔都位位于線路路板的內(nèi)內(nèi)層，層層壓前利利用通孔孔成型制制程完成成，在過(guò)過(guò)孔形成成過(guò)程中中可能還還會(huì)重疊疊做好幾幾個(gè)內(nèi)層層。第三三

4、種稱(chēng)為為通孔，這這種孔穿穿過(guò)整個(gè)個(gè)線路板板，可用用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)內(nèi)部互互連或作作為組件件的黏著著定位孔孔。采用分區(qū)技技巧在設(shè)計(jì)RFF電路板板時(shí)，應(yīng)應(yīng)盡可能能把高功功率RFF放大器器(HPPA)和和低噪音音放大器器(LNNA)隔隔離開(kāi)來(lái)來(lái)。簡(jiǎn)單單的說(shuō)RRF接，就是是讓高功功率RFF發(fā)射電電路遠(yuǎn)離離低功率率收電路路。如果果PCBB板上有有很多空空間，那那么可以以很容易易地做到到這一點(diǎn)點(diǎn)。但通通常零組組件很多多時(shí)，PPCB空空間就會(huì)會(huì)變的很很小，因因此這是是很難達(dá)達(dá)到的。可可以把它它們放在在PCBB板的兩兩面，或或者讓它它們交替替工作，而而不是同同時(shí)工作作。高功功率電路路有時(shí)還還可包括括RF緩沖沖器(bb

5、ufffer)和壓控控振蕩器器(VCCO)。設(shè)計(jì)分區(qū)可可以分成成實(shí)體分分區(qū)(pphyssicaal pparttitiioniing)和電氣氣分區(qū)(Eleectrricaal pparttitiioniing)。實(shí)體體分區(qū)主主要涉及及零組件件布局、方方位和屏屏蔽等問(wèn)問(wèn)題；電電氣分區(qū)區(qū)可以繼繼續(xù)分成成電源分分配、RRF走線線、敏感感電路和和信號(hào)、接接地等分分區(qū)。 實(shí)體分區(qū)零組件布局局是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)一個(gè)優(yōu)優(yōu)異RFF設(shè)計(jì)的的關(guān)鍵，最最有效的的技術(shù)是是首先固固定位于于RF路徑徑上的零零組件，并并調(diào)整其其方位，使使RF路徑徑的長(zhǎng)度度減到最最小。并并使RFF輸入遠(yuǎn)遠(yuǎn)離RFF輸出，并并盡可能能遠(yuǎn)離高高功率電電路和

6、低低功率電電路。 最有效的電電路板堆堆棧方法法是將主主接地安安排在表表層下的的第二層層，并盡盡可能將將RF線走走在表層層上。將將RF路徑徑上的過(guò)過(guò)孔尺寸寸減到最最小不僅僅可以減減少路徑徑電感，而而且還可可以減少少主接地地上的虛虛焊點(diǎn)，并并可減少少RF能量量泄漏到到層疊板板內(nèi)其它它區(qū)域的的機(jī)會(huì)。 在實(shí)體空間間上，像像多級(jí)放放大器這這樣的線線性電路路通常足足以將多多個(gè)RFF區(qū)之間間相互隔隔離開(kāi)來(lái)來(lái)，但是是雙工器器、混頻頻器和中中頻放大大器總是是有多個(gè)個(gè)RF/IF信信號(hào)相互互干擾，因因此必須須小心地地將這一一影響減減到最小小。RFF與IF走線線應(yīng)盡可可能走十十字交叉叉，并盡盡可能在在它們之之間隔一一

7、塊接地地面積。正正確的RRF路徑徑對(duì)整塊塊PCBB板的性性能而言言非常重重要，這這也就是是為什么么零組件件布局通通常在行行動(dòng)電話話PCBB板設(shè)計(jì)計(jì)中占大大部份時(shí)時(shí)間的原原因。 在行動(dòng)電話話PCBB板上，通通?？梢砸詫⒌驮朐胍舴糯蟠笃麟娐仿贩旁赑PCB板板的某一一面，而而高功率率放大器器放在另另一面，并并最終藉藉由雙工工器在同同一面上上將它們們連接到到RF天線線的一端端和基頻頻處理器器的另一一端。這這需要一一些技巧巧來(lái)確保保RF能量量不會(huì)藉藉由過(guò)孔孔，從板板的一面面?zhèn)鬟f到到另一面面，常用用的技術(shù)術(shù)是在兩兩面都使使用盲孔孔?？梢砸越逵蓪⒚た装舶才旁赑PCB板板兩面都都不受RRF干擾擾的區(qū)域域，來(lái)

8、將將過(guò)孔的的不利影影響減到到最小。金屬屏蔽罩罩 有時(shí)，不太太可能在在多個(gè)電電路區(qū)塊塊之間保保留足夠夠的區(qū)隔隔，在這這種情況況下就必必須考慮慮采用金金屬屏蔽蔽罩將射射頻能量量屏蔽在在RF區(qū)域域內(nèi)，但但金屬屏屏蔽罩也也有副作作用，例例如：制制造成本本和裝配配成本都都很高。 外形不規(guī)則則的金屬屬屏蔽罩罩在制造造時(shí)很難難保證高高精密度度，長(zhǎng)方方形或正正方形金金屬屏蔽蔽罩又使使零組件件布局受受到一些些限制；金屬屏屏蔽罩不不利于零零組件更更換和故故障移位位；由于于金屬屏屏蔽罩必必須焊在在接地面面上，而而且必須須與零組組件保持持一個(gè)適適當(dāng)?shù)木嗑嚯x，因因此需要要占用寶寶貴的PPCB板板空間。 盡可能保證證金屬

9、屏屏蔽罩的的完整非非常重要要，所以以進(jìn)入金金屬屏蔽蔽罩的數(shù)數(shù)字信號(hào)號(hào)線應(yīng)該該盡可能能走內(nèi)層層，而且且最好將將信號(hào)線線路層的的下一層層設(shè)為接接地層。RF信號(hào)線可以從金屬屏蔽罩底部的小缺口和接地缺口處的布線層走線出去，不過(guò)缺口處周?chē)M可能被廣大的接地面積包圍，不同信號(hào)層上的接地可藉由多個(gè)過(guò)孔連在一起。 盡管有以上上的缺點(diǎn)點(diǎn)，但是是金屬屏屏蔽罩仍仍然非常常有效，而而且常常常是隔離離關(guān)鍵電電路的唯唯一解決決方案。 電源去耦電電路此外，恰當(dāng)當(dāng)而有效效的芯片片電源去去耦(ddecoouplle)電電路也非非常重要要。許多多整合了了線性線線路的RRF芯片片對(duì)電源源的噪音音非常敏敏感，通通常每個(gè)個(gè)芯片都都需

10、要采采用高達(dá)達(dá)四個(gè)電電容和一一個(gè)隔離離電感來(lái)來(lái)濾除全全部的電電源噪音音。(圖一)圖一芯芯片電源源去耦電電路最小電容值值通常取取決于電電容本身身的諧振振頻率和和接腳電電感，CC4的值值就是據(jù)據(jù)此選擇擇的。CC3和C2的值值由于其其自身接接腳電感感的關(guān)系系而相對(duì)對(duì)比較大大，從而而RF去耦耦效果要要差一些些，不過(guò)過(guò)它們較較適合于于濾除較較低頻率率的噪音音信號(hào)。RF去耦則是由電感L1完成的，它使RF信號(hào)無(wú)法從電源線耦合到芯片中。因?yàn)樗械淖呔€都是一條潛在的既可接收也可發(fā)射RF信號(hào)的天線，所以，將射頻信號(hào)與關(guān)鍵線路、零組件隔離是必須的。 這些去耦組組件的實(shí)實(shí)體位置置通常也也很關(guān)鍵鍵。這幾幾個(gè)重要要組件的

11、的布局原原則是：C4要盡盡可能靠靠近ICC接腳并并接地，C3必須最靠近C4，C2必須最靠近C3，而且IC接腳與C4的連接走線要盡可能短，這幾個(gè)組件的接地端(尤其是C4)通常應(yīng)當(dāng)藉由板面下第一個(gè)接地層與芯片的接地腳相連。將組件與接地層相連的過(guò)孔應(yīng)該盡可能靠近PCB板上的組件焊盤(pán)，最好是使用打在焊盤(pán)上的盲孔將連接線電感減到最小，電感L1應(yīng)該靠近C1。 一個(gè)集成電電路或放放大器常常常具有有一個(gè)開(kāi)開(kāi)集極(opeen ccolllecttor)輸出，因因此需要要一個(gè)上上拉電感感(puulluup iinduuctoor)來(lái)來(lái)提供一一個(gè)高阻阻抗RFF負(fù)載和和一個(gè)低低阻抗直直流電源源，同樣樣的原則則也適用用

12、于對(duì)這這一電感感的電源源端進(jìn)行行去耦。有有些芯片片需要多多個(gè)電源源才能工工作，因因此可能能需要兩兩到三套套電容和和電感來(lái)來(lái)分別對(duì)對(duì)它們進(jìn)進(jìn)行去耦耦處理，如如果該芯芯片周?chē)鷩鷽](méi)有足足夠的空空間，那那么去耦耦效果可可能不佳佳。 尤其需要特特別注意意的是:電感極極少平行行靠在一一起，因因?yàn)檫@將將形成一一個(gè)空芯芯變壓器器，并相相互感應(yīng)應(yīng)產(chǎn)生干干擾信號(hào)號(hào)，因此此它們之之間的距距離至少少要相當(dāng)當(dāng)于其中中之一的的高度，或或者成直直角排列列以使其其互感減減到最小小。 電氣分區(qū)電氣分區(qū)原原則上與與實(shí)體分分區(qū)相同同，但還還包含一一些其它它因素?，F(xiàn)現(xiàn)代行動(dòng)動(dòng)電話的的某些部部份采用用不同工工作電壓壓，并借借助軟件件對(duì)

13、其進(jìn)進(jìn)行控制制，以延延長(zhǎng)電池池工作壽壽命。這這意味著著行動(dòng)電電話需要要運(yùn)行多多種電源源，而這這產(chǎn)生更更多的隔隔離問(wèn)題題。電源源通常由由連接線線(coonneectoor)引引入，并并立即進(jìn)進(jìn)行去耦耦處理以以濾除任任何來(lái)自自電路板板外部的的噪音，然然后經(jīng)過(guò)過(guò)一組開(kāi)開(kāi)關(guān)或穩(wěn)穩(wěn)壓器，之之后，進(jìn)進(jìn)行電源源分配。 在行動(dòng)電話話里，大大多數(shù)電電路的直直流電流流都相當(dāng)當(dāng)小，因因此走線線寬度通通常不是是問(wèn)題，不不過(guò)，必必須為高高功率放放大器的的電源單單獨(dú)設(shè)計(jì)計(jì)出一條條盡可能能寬的大大電流線線路，以以使發(fā)射射時(shí)的壓壓降(vvolttagee drrop)能減到到最低。為為了避免免太多電電流損耗耗，需要要利用多多

14、個(gè)過(guò)孔孔將電流流從某一一層傳遞遞到另一一層。此此外，如如果不能能在高功功率放大大器的電電源接腳腳端對(duì)它它進(jìn)行充充分的去去耦，那那么高功功率噪音音將會(huì)輻輻射到整整塊電路路板上，并并帶來(lái)各各種各樣樣的問(wèn)題題。高功功率放大大器的接接地相當(dāng)當(dāng)重要，并并經(jīng)常需需要為其其設(shè)計(jì)一一個(gè)金屬屬屏蔽罩罩。 RF輸出必必須遠(yuǎn)離離RF輸入入在大多數(shù)情情況下，必必須做到到RF輸出出遠(yuǎn)離RRF輸入入。這原原則也適適用于放放大器、緩緩沖器和和濾波器器。在最最壞的情情況下，如如果放大大器和緩緩沖器的的輸出以以適當(dāng)?shù)牡南辔缓秃驼穹捶答伒剿鼈兊妮斴斎攵?，那那么它們們就有可可能產(chǎn)生生自激振振蕩。它它們可能能會(huì)變得得不穩(wěn)定定，并

15、將將噪音和和互調(diào)相相乘信號(hào)號(hào)(innterrmoddulaatioon pprodductts)添添加到RRF信號(hào)號(hào)上。 如果射頻信信號(hào)線從從濾波器器的輸入入端繞回回輸出端端，這可可能會(huì)嚴(yán)嚴(yán)重?fù)p害害濾波器器的帶通通特性。為為了使輸輸入和輸輸出得到到良好的的隔離，首首先在濾濾波器周周?chē)仨氻毷且粔K塊主接地地面積，其其次濾波波器下層層區(qū)域也也必須是是一塊接接地面積積，并且且此接地地面積必必須與圍圍繞濾波波器的主主接地連連接起來(lái)來(lái)。把需需要穿過(guò)過(guò)濾波器器的信號(hào)號(hào)線盡可可能遠(yuǎn)離離濾波器器接腳也也是個(gè)好好方法。此此外，整整塊電路路板上各各個(gè)地方方的接地地都要十十分小心心，否則則可能會(huì)會(huì)在不知知不覺(jué)中中引

16、入一一條不希希望發(fā)生生的耦合合信道。(圖二)詳細(xì)說(shuō)明了這一接地辦法。 有時(shí)可以選選擇走單單端(ssinggle-endded)或平衡衡的RFF信號(hào)線線(baalanncedd RFF trracees)，有有關(guān)串音音(crrossstallk)和和EMCC/EMMI的原原則在這這里同樣樣適用。平平衡RFF信號(hào)線線如果走走線正確確的話，可可以減少少噪音和和串音，但但是它們們的阻抗抗通常比比較高。而而且為了了得到一一個(gè)阻抗抗匹配的的信號(hào)源源、走線線和負(fù)載載，需要要保持一一個(gè)合理理的線寬寬，這在在實(shí)際布布線時(shí)可可能會(huì)有有困難。 圖二濾濾波器四四周被接接地面（綠綠色區(qū)域域）包圍圍緩沖器緩沖器可以以用來(lái)

17、提提高隔離離效果，因因?yàn)樗煽砂淹灰粋€(gè)信號(hào)號(hào)分為兩兩個(gè)部份份，并用用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)不同的的電路。尤尤其是本本地振蕩蕩器可能能需要緩緩沖器來(lái)來(lái)驅(qū)動(dòng)多多個(gè)混頻頻器。當(dāng)當(dāng)混頻器器在RFF頻率處處到達(dá)共共模隔離離(coommoon mmodee issolaatioon)狀狀態(tài)時(shí)，它它將無(wú)法法正常工工作。緩緩沖器可可以很好好地隔離離不同頻頻率處的的阻抗變變化，從從而電路路之間不不會(huì)相互互干擾。 緩沖器對(duì)設(shè)設(shè)計(jì)的幫幫助很大大，它們們可以緊緊跟在需需要被驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路路的后面面，從而而使高功功率輸出出走線非非常短，由由于緩沖沖器的輸輸入信號(hào)號(hào)電平比比較低，因因此它們們不易對(duì)對(duì)板上的的其它電電路造成成干擾。壓控振蕩

18、器器壓控振蕩器器(VCCO)可可將變化化的電壓壓轉(zhuǎn)換為為變化的的頻率，這這一特性性被用于于高速頻頻道切換換，但它它們同樣樣也將控控制電壓壓上的微微量噪音音轉(zhuǎn)換為為微小的的頻率變變化，而而這就給給RF信號(hào)號(hào)增加了了噪音?？偪傊谠趬嚎卣裾袷幤魈幪幚磉^(guò)以以后，再再也沒(méi)有有辦法從從RF輸出出信號(hào)中中將噪音音去掉。困困難在于于VCOO控制線線(coontrrol linne)的的期望頻頻寬范圍圍可能從從DC到2MHHz，而而藉由濾濾波器來(lái)來(lái)去掉這這么寬的的頻帶噪噪音幾乎乎是不可可能的；其次，VCO控制線通常是一個(gè)控制頻率的反饋回路的一部份，它在很多地方都有可能引入噪音，因此必須非常小心處理VCO控制

19、線。 諧振電路諧振電路(tannk ccirccuitt)用于于發(fā)射機(jī)機(jī)和接收收機(jī)，它它與VCCO有關(guān)關(guān)，但也也有它自自己的特特點(diǎn)。簡(jiǎn)簡(jiǎn)單地說(shuō)說(shuō)，諧振振電路是是由一連連串具有有電感電電容的二二極管并并連而成成的諧振振電路，它它有助于于設(shè)定VVCO工工作頻率率和將語(yǔ)語(yǔ)音或數(shù)數(shù)據(jù)調(diào)變變到RFF載波上上。 所有VCOO的設(shè)計(jì)計(jì)原則同同樣適用用于諧振振電路。由由于諧振振電路含含有數(shù)量量相當(dāng)多多的零組組件、占占據(jù)面積積大、通通常運(yùn)行行在一個(gè)個(gè)很高的的RF頻率率下，因因此諧振振電路通通常對(duì)噪噪音非常常敏感。信信號(hào)通常常排列在在芯片的的相鄰接接腳上，但但這些信信號(hào)接腳腳又需要要與較大大的電感感和電容容配合才

20、才能工作作，這反反而需要要將這些些電感和和電容的的位置盡盡量靠近近信號(hào)接接腳，并并連回到到一個(gè)對(duì)對(duì)噪音很很敏感的的控制環(huán)環(huán)路上，但但是又要要盡量避避免噪音音的干擾擾。要做做到這點(diǎn)點(diǎn)是不容容易的。 自動(dòng)增益控控制放大大器自動(dòng)增益控控制(AAGC)放大器器同樣是是一個(gè)容容易出問(wèn)問(wèn)題的地地方，不不管是發(fā)發(fā)射還是是接收電電路都會(huì)會(huì)有AGGC放大大器。AAGC放放大器通通常能有有效地濾濾掉噪音音，不過(guò)過(guò)由于行行動(dòng)電話話具備處處理發(fā)射射和接收收信號(hào)強(qiáng)強(qiáng)度快速速變化的的能力，因因此要求求AGCC電路有有一個(gè)相相當(dāng)大的的頻寬，這這就使AAGC放放大器很很容易引引入噪音音。 設(shè)計(jì)AGCC線路必必須遵守守模擬電電

21、路的設(shè)設(shè)計(jì)原則則，亦即即使用很很短的輸輸入接腳腳和很短短的反饋饋路徑，而而且這兩兩處都必必須遠(yuǎn)離離RF、IF或高高速數(shù)字字信號(hào)線線路。同同樣，良良好的接接地也必必不可少少，而且且芯片的的電源必必須得到到良好的的去耦。如如果必須須在輸入入或輸出出端設(shè)計(jì)計(jì)一條長(zhǎng)長(zhǎng)的走線線，那么么最好是是選擇在在輸出端端實(shí)現(xiàn)它它，因?yàn)闉?，通常常輸出端端的阻抗抗要比輸輸入端低低得多，而而且也不不容易引引入噪音音。通常常信?hào)電電平越高高，就越越容易將將噪音引引入到其其它電路路中。 接地要確保RFF走線下下層的接接地是實(shí)實(shí)心的，而而且所有有的零組組件都要要牢固地地連接到到主接地地上，并并與其它它可能帶帶來(lái)噪音音的走線線隔離開(kāi)開(kāi)來(lái)。此此外，要要確保VVCO的的電源已已得到充充分去耦耦，由于于VCOO的RF輸出出往往是是一個(gè)相相當(dāng)高的的電平，VCO輸出信號(hào)很容易干擾其它電路，因