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，由于藍(lán)芽設(shè)備、無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)設(shè)備，和行動(dòng)電話的需求與成長(zhǎng)，促使業(yè)者越來越關(guān)注RF電路設(shè)計(jì)的技巧。從過去到現(xiàn)在，RF電路板設(shè)計(jì)如同電磁干擾(EMI)問題一樣，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(RF)電路板設(shè)計(jì)由于在理論上還有很多不確定性，因此常被形容為一種「黑色藝術(shù)」(blackart)。但這只是一種以偏蓋全的觀點(diǎn)，RF電路板設(shè)計(jì)還是有許多可以遵循的法則。不過，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，真正實(shí)用的技巧是當(dāng)這些法則因各種限制而無(wú)法實(shí)施時(shí)，如何對(duì)它們進(jìn)行折衷處理。重要的RF設(shè)計(jì)課題包括：阻抗和阻抗匹配、絕緣層材料和層疊板、波長(zhǎng)和諧波...等，本文將集中探討與RF電路板分區(qū)設(shè)計(jì)有關(guān)的各種問題。微過孔的種類電路板上不同性質(zhì)的電路必須分隔，但是又要在不產(chǎn)生電磁干擾的最佳情況下連接，這就需要用到微過孔(microvia)。通常微過孔直徑為0.05mm至0.20mm，這些過孔一般分為三類，即盲孔(blindvia)、埋孔(buryvia)和通孔(throughvia)。盲孔位于印刷線路板的頂層和底層表面，具有一定深度，用于表層線路和下面的內(nèi)層線路的連接，孔的深度通常不超過一定的比率(孔徑)。埋孔是指位于印刷線路板內(nèi)層的連接孔，它不會(huì)延伸到線路板的表面。上述兩類孔都位于線路板的內(nèi)層，層壓前利用通孔成型制程完成，在過孔形成過程中可能還會(huì)重疊做好幾個(gè)內(nèi)層。第三種稱為通孔，這種孔穿過整個(gè)線路板，可用于實(shí)現(xiàn)內(nèi)部互連或作為組件的黏著定位孔。采用分區(qū)技巧在設(shè)計(jì)RF電路板時(shí)，應(yīng)盡可能把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔離開來。簡(jiǎn)單的說RF接，就是讓高功率RF發(fā)射電路遠(yuǎn)離低功率收電路。如果PCB板上有很多空間，那么可以很容易地做到這一點(diǎn)。但通常零組件很多時(shí)，PCB空間就會(huì)變的很小，因此這是很難達(dá)到的?？梢园阉鼈兎旁赑CB板的兩面，或者讓它們交替工作，而不是同時(shí)工作。高功率電路有時(shí)還可包括RF緩沖器(buffer)和壓控振蕩器(VCO)。設(shè)計(jì)分區(qū)可以分成實(shí)體分區(qū)(physicalpartitioning)和電氣分區(qū)(Electricalpartitioning)。實(shí)體分區(qū)主要涉及零組件布局、方位和屏蔽等問題；電氣分區(qū)可以繼續(xù)分成電源分配、RF走線、敏感電路和信號(hào)、接地等分區(qū)。實(shí)體分區(qū)零組件布局是實(shí)現(xiàn)一個(gè)優(yōu)異RF設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，最有效的技術(shù)是首先固定位于RF路徑上的零組件，并調(diào)整其方位，使RF路徑的長(zhǎng)度減到最小。并使RF輸入遠(yuǎn)離RF輸出，并盡可能遠(yuǎn)離高功率電路和低功率電路。輛最有效的電亮路板堆棧方貧法是將主接蒙地安排在表可層下的第二肉層，并盡可械能將邪RF販線走在表層恭上。將孔R(shí)F宣路徑上的過判孔尺寸減到聚最小不僅可炮以減少路徑煤電感，而且歐還可以減少出主接地上的董虛焊點(diǎn)，并浸可減少婦RF尖能量泄漏到痛層疊板內(nèi)其箏它區(qū)域的機(jī)凳會(huì)。貧溜在實(shí)體空間歐上，像多級(jí)堂放大器這樣橡的線性電路文通常足以將刺多個(gè)射RF遭區(qū)之間相互陵隔離開來，撓但是雙工器縱、混頻器和線中頻放大器由總是有多個(gè)奉RF/IF端信號(hào)相互干難擾，因此必礎(chǔ)須小心地將區(qū)這一影響減影到最小。害RF欣與飛IF膜走線應(yīng)盡可蔬能走十字交養(yǎng)叉，并盡可凱能在它們之降間隔一塊接蛙地面積。正船確的銀RF云路徑對(duì)整塊咱PCB莊板的性能而畜言非常重要爸，這也就是匪為什么零組裝件布局通常撒在行動(dòng)電話災(zāi)PCB揭板設(shè)計(jì)中占遷大部份時(shí)間望的原因。前桂在行動(dòng)電話懸PCB似板上，通常據(jù)可以將低噪墓音放大器電葛路放在罵PCB臺(tái)板的某一面檔，而高功率男放大器放在捉另一面，并紙最終藉由雙兄工器在同一冰面上將它們鋪連接到什RF檔天線的一端朵和基頻處理深器的另一端繪。這需要一甘些技巧來確留?；豏F具能量不會(huì)藉近由過孔，從策板的一面?zhèn)鞫芜f到另一面鳴，常用的技脈術(shù)是在兩面援都使用盲孔頑。可以藉由蒙將盲孔安排倆在羞PCB虎板兩面都不劈受陜RF臥干擾的區(qū)域匆，來將過孔鑼的不利影響煎減到最小。樣金屬屏蔽罩調(diào)爭(zhēng)有時(shí)，不太似可能在多個(gè)肺電路區(qū)塊之彈間保留足夠舞的區(qū)隔，在頁(yè)這種情況下柜就必須考慮港采用金屬屏銀蔽罩將射頻除能量屏蔽在慮RF廚區(qū)域內(nèi)，但首金屬屏蔽罩芒也有副作用怠，例如：制伙造成本和裝調(diào)配成本都很淹高。載雹外形不規(guī)則梅的金屬屏蔽器罩在制造時(shí)養(yǎng)很難保證高盈精密度，長(zhǎng)風(fēng)方形或正方男形金屬屏蔽跪罩又使零組蔽件布局受到姐一些限制；冰金屬屏蔽罩蹄不利于零組閘件更換和故欠障移位；由挑于金屬屏蔽宇罩必須焊在壺接地面上，題而且必須與做零組件保持嗓一個(gè)適當(dāng)?shù)娘椌嚯x，因此守需要占用寶坦貴的溝PCB燈板空間。繞寸盡可能保證地金屬屏蔽罩歌的完整非常脈重要，所以褲進(jìn)入金屬屏順蔽罩的數(shù)字蹤信號(hào)線應(yīng)該呢盡可能走內(nèi)駛層，而且最案好將信號(hào)線禮路層的下一沿層設(shè)為接地運(yùn)層。捆RF泡信號(hào)線可以驗(yàn)從金屬屏蔽揪罩底部的小思缺口和接地弦缺口處的布棄線層走線出券去，不過缺必口處周圍要油盡可能被廣舉大的接地面蔥積包圍，不鮮同信號(hào)層上腐的接地可藉旁由多個(gè)過孔蟲連在一起。悶注盡管有以上兼的缺點(diǎn)，但王是金屬屏蔽平罩仍然非常癢有效，而且訊常常是隔離押關(guān)鍵電路的徒唯一解決方紐案。家剖電源去耦電謹(jǐn)路粒此外，恰當(dāng)寧而有效的芯忘片電源去耦射(deco肚uple)生電路也非常幫重要。許多掠整合了線性棍線路的肆RF壽芯片對(duì)電源哥的噪音非常素敏感，通常環(huán)每個(gè)芯片都繳需要采用高資達(dá)四個(gè)電容振和一個(gè)隔離它電感來濾除貫全部的電源下噪音。意(捉圖一牢)凳《圖一芯嶄片電源去耦濕電路》崇最小電容值燈通常取決于貧電容本身的頑諧振頻率和慣接腳電感，駛C4努的值就是據(jù)艦此選擇的。拴C3飯和買C2算的值由于其曾自身接腳電池感的關(guān)系而忠相對(duì)比較大冶，從而軌RF結(jié)去耦效果要桃差一些，不脅過它們較適鞋合于濾除較每低頻率的噪加音信號(hào)。水RF淡去耦則是由歐電感叉L1哪完成的，它轉(zhuǎn)使炕RF油信號(hào)無(wú)法從種電源線耦合書到芯片中。確因?yàn)樗械倪~走線都是一井條潛在的既歡可接收也可霸發(fā)射絕RF孩信號(hào)的天線林，所以，將縮射頻信號(hào)與賓關(guān)鍵線路、延零組件隔離蛛是必須的。潮砍這些去耦組啦件的實(shí)體位慚置通常也很耐關(guān)鍵。這幾詠個(gè)重要組件脂的布局原則升是：蒼C4垮要盡可能靠晨近珍IC立接腳并接地繪，山C3免必須最靠近罪C4剖，堪C2震必須最靠近襖C3鼻，而且澇IC交接腳與顧C(jī)4索的連接走線莊要盡可能短船，這幾個(gè)組鎮(zhèn)件的接地端在(快尤其是奪C4)踩通常應(yīng)當(dāng)藉醋由板面下第賓一個(gè)接地層弊與芯片的接蒙地腳相連。土將組件與接顏地層相連的撕過孔應(yīng)該盡瓣可能靠近爐PCB分板上的組件綠焊盤，最好護(hù)是使用打在店焊盤上的盲叫孔將連接線跌電感減到最島小，電感碎L(zhǎng)1理應(yīng)該靠近嫩C1躬。爆直一個(gè)集成電糟路或放大器床常常具有一慕個(gè)開集極惑(open炎coll湯ector哄)屬輸出，因此老需要一個(gè)上傲拉電感叢(pull需upin塞ducto騙r)駛來提供一個(gè)疤高阻抗緣RF主負(fù)載和一個(gè)摘低阻抗直流栗電源，同樣老的原則也適垃用于對(duì)這一次電感的電源化端進(jìn)行去耦墓。有些芯片刑需要多個(gè)電奶源才能工作仍，因此可能蜓需要兩到三修套電容和電倦感來分別對(duì)陡它們進(jìn)行去嫌耦處理，如誤果該芯片周涉圍沒有足夠鈔的空間，那氣么去耦效果婚可能不佳。閣喘尤其需要特憶別注意的是跡:縫電感極少平居行靠在一起費(fèi)，因?yàn)檫@將糾形成一個(gè)空拿芯變壓器，畢并相互感應(yīng)充產(chǎn)生干擾信哥號(hào)，因此它衣們之間的距議離至少要相坡當(dāng)于其中之宴一的高度，高或者成直角啊排列以使其漏互感減到最柄小。凱電氣分區(qū)質(zhì)電氣分區(qū)原黃則上與實(shí)體忙分區(qū)相同，扭但還包含一府些其它因素遣。現(xiàn)代行動(dòng)糕電話的某些準(zhǔn)部份采用不昆同工作電壓扮，并借助軟激件對(duì)其進(jìn)行漿控制，以延逃長(zhǎng)電池工作粗壽命。這意噴味著行動(dòng)電閥話需要運(yùn)行揪多種電源，愁而這產(chǎn)生更足多的隔離問傷題。電源通柄常由連接線聲(conn裂ector枝)溪引入，并立芒即進(jìn)行去耦右處理以濾除笨任何來自電鍛路板外部的振噪音，然后影經(jīng)過一組開佩關(guān)或穩(wěn)壓器鋪，之后，進(jìn)棟行電源分配瞧。競(jìng)舍在行動(dòng)電話冰里，大多數(shù)果電路的直流從電流都相當(dāng)皺小，因此走卷線寬度通常吉不是問題，球不過，必須約為高功率放刃大器的電源廳單獨(dú)設(shè)計(jì)出棟一條盡可能隔寬的大電流務(wù)線路，以使吊發(fā)射時(shí)的壓絹降貓(volt迅aged痕rop)沈能減到最低批。為了避免旋太多電流損飽耗，需要利爺用多個(gè)過孔橫將電流從某噸一層傳遞到隔另一層。此庫(kù)外，如果不判能在高功率餓放大器的電宴源接腳端對(duì)傭它進(jìn)行充分令的去耦，那解么高功率噪憤音將會(huì)輻射鋪到整塊電路冷板上，并帶要來各種各樣讓的問題。高飼功率放大器單的接地相當(dāng)白重要，并經(jīng)理常需要為其芳設(shè)計(jì)一個(gè)金頁(yè)屬屏蔽罩。露綿RF攻輸出必須遠(yuǎn)偷離憲RF厘輸入否在大多數(shù)情旋況下，必須糊做到膨RF義輸出遠(yuǎn)離液RF惕輸入。這原明則也適用于攻放大器、緩筋沖器和濾波福器。在最壞秧的情況下，指如果放大器伍和緩沖器的罷輸出以適當(dāng)姓的相位和振部幅反饋到它更們的輸入端脊，那么它們從就有可能產(chǎn)族生自激振蕩悟。它們可能哨會(huì)變得不穩(wěn)獵定，并將噪誓音和互調(diào)相害乘信號(hào)皮(inte遣rmodu蜜latio灣npro德ducts氏)協(xié)添加到褲RF纏信號(hào)上。漏幻如果射頻信配號(hào)線從濾波觸器的輸入端堂繞回輸出端豈，這可能會(huì)賭嚴(yán)重?fù)p害濾向波器的帶通欄特性。為了旬使輸入和輸蘆出得到良好取的隔離，首咽先在濾波器詢周圍必須是概一塊主接地繩面積，其次辣濾波器下層瓶區(qū)域也必須垂是一塊接地亞面積，并且株此接地面積倒必須與圍繞嶼濾波器的主當(dāng)接地連接起度來。把需要廢穿過濾波器惕的信號(hào)線盡林可能遠(yuǎn)離濾茅波器接腳也捐是個(gè)好方法峽。此外，整謹(jǐn)塊電路板上房各個(gè)地方的部接地都要十庭分小心，否寇則可能會(huì)在責(zé)不知不覺中售引入一條不獸希望發(fā)生的巾耦合信道。喝(伴圖二羊)書詳細(xì)說明了泊這一接地辦籠法。秀樸有時(shí)可以選炮擇走單端對(duì)(sing叛le-en晴ded)輸或平衡的裳RF嘆信號(hào)線姨(bala艙nced梢RFtr眠aces)潔，有關(guān)串音企(cros召stalk紋)娘和四EMC/E華MI冬的原則在這催里同樣適用院。平衡惑RF匆信號(hào)線如果效走線正確的陶話，可以減球少噪音和串艷音，但是它境們的阻抗通身常比較高。階而且為了得藍(lán)到一個(gè)阻抗鐘匹配的信號(hào)炊源、走線和餓負(fù)載，需要沫保持一個(gè)合炸理的線寬，窗這在實(shí)際布茄線時(shí)可能會(huì)梨有困難。救稅《圖二濾夾波器四周被薄接地面（綠趕色區(qū)域）包柏圍》緩沖器承緩沖器可以私用來提高隔糖離效果，因皮為它可把同置一個(gè)信號(hào)分智為兩個(gè)部份部，并用于驅(qū)饞動(dòng)不同的電唱路。尤其是捆本地振蕩器伙可能需要緩傻沖器來驅(qū)動(dòng)睡多個(gè)混頻器面。當(dāng)混頻器宋在折RF行頻率處到達(dá)呀共模隔離孩(comm緊onmo多deis水olati討on)賊狀態(tài)時(shí)，它狡將無(wú)法正常臣工作。緩沖賤器可以很好意地隔離不同伸頻率處的阻膝抗變化，從壓而電路之間臭不會(huì)相互干豪擾。威揀緩沖器對(duì)設(shè)擁計(jì)的幫助很摧大，它們可跡以緊跟在需庭要被驅(qū)動(dòng)電付路的后面，失從而使高功鬧率輸出走線堆非常短，由搶于緩沖器的勾輸入信號(hào)電患平比較低，瞎因此它們不恨易對(duì)板上的舟其它電路造降成干擾。壓控振蕩器兵壓控振蕩器努(VCO)腹可將變化的仰電壓轉(zhuǎn)換為辟變化的頻率諒，這一特性砌被用于高速萌頻道切換，歲但它們同樣口也將控制電熟壓上的微量?jī)A噪音轉(zhuǎn)換為胡微小的頻率底變化，而這叮就給老RF憤信號(hào)增加了績(jī)?cè)胍?。總之刃，在壓控振電蕩器處理過謀以后，再也茂沒有辦法從矩RF抽輸出信號(hào)中蔽將噪音去掉許。困難在于為VCO平控制線蛙(cont削roll葵ine)右的期望頻寬向范圍可能從柄DC快到丸2MHz細(xì)，而藉由濾情波器來去掉敵這么寬的頻緩帶噪音幾乎艙是不可能的郊；其次，嗚VCO預(yù)控制線通常別是一個(gè)控制駝?lì)l率的反饋亂回路的一部壘份，它在很柳多地方都有反可能引入噪配音，因此必朗須非常小心否處理滿VCO忠控制線。誦諧振電路拍諧振電路握(tank讓circ祝uit)士用于發(fā)射機(jī)醬和接收機(jī)，鮮它與納VCO摧有關(guān)，但也瑞有它自己的尊特點(diǎn)。簡(jiǎn)單竊地說，諧振部電路是由一磁連串具有電汗感電容的二豪極管并連而瘡成的諧振電示路，它有助律于設(shè)定乳VCO呆工作頻率和幼將語(yǔ)音或數(shù)鋸據(jù)調(diào)變到似RF癢載波上。灘虧所有俊VCO趁的設(shè)計(jì)原則敬同樣適用于動(dòng)諧振電路。擱由于諧振電頁(yè)路含有數(shù)量喇相當(dāng)多的零議組件、占據(jù)巴面積大、通江常運(yùn)行在一溪個(gè)很高的凱RF貨頻率下，因惡此諧振電路吧通常對(duì)噪音訂非常敏感。愧信號(hào)通常排需列在芯片的乏相鄰接腳上蘇，但這些信循號(hào)接腳又需少要與較大的鳥電感和電容魚配合才能工觸作，這反而救需要將這些遣電感和電容償?shù)奈恢帽M量跟靠近信號(hào)接填腳，并連回?cái)氐揭粋€(gè)對(duì)噪魂音很敏感的石控制環(huán)路上關(guān)，但是又要始盡量避免噪慣音的干擾。燦要做到這點(diǎn)念是不容易的造。記輩自動(dòng)增益控粥制放大器奧自動(dòng)增益控剃制英(AGC)乘放大器同樣擱是一個(gè)容易鍬出問題的地添方，不管是蜻發(fā)射還是接提收電路都會(huì)暑有價(jià)AGC蔬放大器。累AGC銳放大器通常隔能有效地濾俘掉噪音，不勞過由于行動(dòng)神電話具備處萌理發(fā)射和接書收信號(hào)強(qiáng)度們快速變化的震能力，因此石要求挖AGC乘電路有一個(gè)干相當(dāng)大的頻村寬，這就使組AGC農(nóng)放大器很容餐易引入噪音衡。盡態(tài)設(shè)計(jì)讀AGC梯線路必須遵政守模擬電路吃的設(shè)計(jì)原則掏，亦即使用膝很短的輸入鎖接腳和很短啦的反饋路徑存，而且這兩突處都必須遠(yuǎn)孕離露RF芬、驅(qū)IF職或高速數(shù)字肝信號(hào)線路。約同樣，良好羊的接地也必少不可少，而竄且芯片的電列源必須得到設(shè)良好的去耦浪。如果必須余在輸入或輸退出端設(shè)計(jì)一捐條長(zhǎng)的走線田，那么最好厲是選擇在輸野出端實(shí)現(xiàn)它遷，因?yàn)?，通鞠常輸出端的著阻抗要比輸憂入端低得多幟，而且也不劣容易引入噪回音。通常信孔號(hào)電平越高電，就越容易蒙將噪音引入悉到其它電路利中。貪接地飛要確保方RF破走線下層的側(cè)接地是實(shí)心敵的，而且所產(chǎn)有的零組件輩都要牢固地逆連接到主接鎮(zhèn)地上，并與猾其它可能帶券來噪音的走傻線隔離開來糾。此外，要返確保露VCO開的電源已得擋到充分去耦徐，由于憂VCO夸的灣RF歪輸出往往是雁一個(gè)相當(dāng)高路的電平，桑VCO菌輸出信號(hào)很怪容易干擾其郵它電路，因途此必須對(duì)歇VCO打加以特別注雙意。事實(shí)上如，遍VCO誼往往放在攻RF秧區(qū)域的末端智，有時(shí)