智汇工业-智慧工业、智能制造及工业智能、工业互联门户网站,专业的工业“互联网+”传媒

射頻集成電路設計中的常見問題及方案解析

來源:網絡

點擊:946

A+ A-

所屬頻道:新聞中心

關鍵詞: 射頻,RF,集成電路,PCB

      1. RF無線射頻電路設計中的常見問題

      射頻(RF) PCB設計,在目前公開出版的理論上具有很多不確定性,常被形容為一種“黑色藝術”。通常情況下,對于微波以下頻段的電路( 包括低頻和低頻數字電路) ,在全面掌握各類設計原則前提下的仔細規劃是一次性成功設計的保證。對于微波以上頻段和高頻的PC類數字電路,則需要2~3個版本的PCB方能保證電路品質。而對于微波以上頻段的RF電路,則往往需要更多版本的PCB設計并不斷完善,而且是在具備相當經驗的前提下。由此可知RF電設計上的困難。

      數字電路模塊和模擬電路模塊之間的干擾

      如果模擬電路( 射頻) 和數字電路單獨工作,可能各自工作良好。但是,一旦將二者放在同一塊電路板上 使用同一個電源一起工作, 整個系統很可能就不穩定。這主要是因為數字信號頻繁地在地和正電源( >3 V) 之間擺動,而且周期特別短,常常是納秒級的。由于較大的振幅和較短的切換時間, 使得這些數字信號包含大量且獨立于切換頻率的高頻成分。在模擬部分,從無線調諧回路傳到無線設備接收部分的信號一般小于1μV。因此數字信號與射頻信號之間的差別會達到120dB。顯然, 如果不能使數字信號與射頻信號很好地分離,微弱的射頻信號可能遭到破壞,這樣一來,無線設備工作性能就會惡化,甚至完全不能工作。

      供電電源的噪聲干擾

      射頻電路對于電源噪聲相當敏感,尤其是對毛刺電壓和其他高頻諧波。微控制器會在每個內部時鐘周期內短時間突然吸入大部分電流,這是由于現代微控制器都采用CMOS工藝制造。因此,假設一個微控制器以1MHz的內部時鐘頻率運行,它將以此頻率從電源提取電流。如果不采取合適的電源去耦,必將引起電源線上的電壓毛刺。如果這些電壓毛刺到達電路RF部分的電源引腳,嚴重時可能導致工作失效。

      不合理的地線

      如果RF 電路的地線處理不當,可能產生一些奇怪的現象。對于數字電路設計,即使沒有地線層,大多數數字電路功能也表現良好。而在RF 頻段,即使一根很短的地線也會如電感器一樣作用。粗略地計算,每毫米長度的電感量約為1nH,433MHz時10mmPCB線路的感抗約27Ω。如果不采用地線層,大多數地線將會較長,電路將無法具有設計的特性。

      天線對其他模擬電路部分的輻射干擾

      在PCB電路設計中,板上通常還有其他模擬電路。例如,許多電路上都有模/數轉換(ADC)或數/模轉換器(DAC)。射頻發送器的天線發出的高頻信號可能會到達ADC的模擬輸入端。因為任何電路線路都可能如 天線一樣發出或接收RF信號。如果ADC輸入端的處理不合理,RF信號可能在ADC輸入的ESD二極管內自激,從而引起ADC偏差。

      2. RF電路設計原則及方案

      RF布局概念

      在設計RF布局時,必須優先滿足以下幾個總原則:

      ( 1)盡可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔離開來,簡單地說 就是讓高功率RF發射電路遠離低功率RF 接收電路;

      ( 2)確保PCB板上高功率區至少有一整塊地,最好上面沒有過孔,當然,銅箔面積越大越好;

      ( 3)電路和電源去耦同樣也極為重要;

      ( 4)RF輸出通常需要遠離RF輸入;

      ( 5)敏感的模擬信號應該盡可能遠離高速數字信號和RF信號。

      物理分區和電氣分區設計原則

      設計分區可以分解為物理分區和電氣分區。物理分區主要涉及元器件布局、方向和屏蔽等; 電氣分區可以繼續分解為電源分配、RF走線、敏感電路和信號以及接地等的分區。

      物理分區原則

      ( 1)元器件位置布局原則。元器件布局是實現一個優秀RF設計的關鍵,最有效的技術是首先固定位于RF路徑上的元器件并調整其方向,以便將RF路徑的長度減到最小,使輸入遠離輸出,并盡可能遠地分離高功率電路和低功率電路。

      ( 2)PCB堆疊設計原則。最有效的電路板堆疊方法是將主接地面(主地)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, 并可減少RF能量泄漏到層疊板內其他區域的機會。

      ( 3)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RF區之間相互隔離開來,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設計中占大部分時間的原因。

      ( 4) 降低高/低功率器件干擾耦合的設計原則。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能量從板的一面傳遞到另一面,常用的技術是在二面都使用盲孔。可以通過將通孔安排在PCB板二面都不受RF干擾的區域來將通孔的不利影響減到最小。

      電氣分區原則

      ( 1) 功率傳輸原則。蜂窩電話中大多數電路的直流電流都相當小,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設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,需要采用多個通孔來將電流從某一層傳遞到另一層。

      ( 2)高功率器件的電源去耦。如果不能在高功率放大器的電源引腳端對它進行充分的去耦,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關鍵,經常需要為其設計一個金屬屏蔽罩。

      ( 3)RF輸入/輸出隔離原則。在大多數情況下,同樣關鍵的是確保RF 輸出遠離RF 輸入。這也適用于放大器、緩沖器和濾波器。在最壞情況下,如果放大器和緩沖器的輸出以適當的相位和振幅反饋到它們的輸入端,那么它們就有可能產生自激振蕩。在最好情況下,它們將能在任何溫度和電壓條件下穩定地工作。實際上,它們可能會變得不穩定,并將噪音和互調信號添加到RF 信號上。

      ( 4)濾波器輸入/輸出隔離原則。如果射頻信號線不得不從濾波器的輸入端繞回輸出端,那么,這可能會嚴重損害濾波器的帶通特性。為了使輸入和輸出良好地隔離,首先必須在濾波器周圍布置一圈地,其次濾波器下層區域也要布置一塊地,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離濾波器引腳也是個好方法。此外,整塊板上各個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生的耦合通道。

      (5)數字電路和模擬電路隔離。在所有PCB設計中,盡可能將數字電路遠離模擬電路是一條總的原則,它同樣適用于RF PCB設計。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計更改將可能導致即將完成的設計又必須推倒重來。同樣應使RF線路遠離模擬線路和一些很關鍵的數字信號,所有的RF走線、焊盤和元件周圍應盡可能多地填接地銅皮,并盡可能與主地相連。如果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。如果不可能,一定要保證它們是十字交叉的,這可將容性耦合減到最小,同時盡可能在每根RF走線周圍多布一些地,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。

    (審核編輯: 小王子)

    聲明:除特別說明之外,新聞內容及圖片均來自網絡及各大主流媒體。版權歸原作者所有。如認為內容侵權,請聯系我們刪除。

    主站蜘蛛池模板: 球磨机配件_烘干机配件_回转窑配件_球磨机小齿轮_球磨机大齿轮-巩义市兴农机械制造公司 | 网上配音_免费配音_广告专题配音_网络录音网站【海豚配音】 | 南京仁康体检--南京仁康门诊部有限公司 | 塑料胶水|PVC胶水|PP胶水|橡胶胶水|强力胶水|透明胶水|胶粘剂|粘合剂|UV胶-聚力胶水厂家 | 化妆粉扑厂家【秀兰】一线品牌资格供应商_海绵粉扑批发_气垫粉扑价格_广州秀兰生物科技有限公司 化工招聘网 化工人才网|化工英才网-化工企业招聘首选网站 | 企业宣传片制作公司-广告宣传片拍摄-专题片,tvc广告制作-拍摄微电影影视公司-艺虎文化 | 三机一体除湿干燥机,色母机,称重式拌料机,工业冻水机,中央集中供料-东莞市瑞达机械科技有限公司(瑞达国际) | 烟台真空包装,烟台木包装,烟台熏蒸木箱-烟台福岭木制品有限公司 烟台通风管道,烟台风机风管,烟台风阀-烟台福莱通风设备有限公司 | 汽车蓄电池配件_蓄电池维护保养产品_叉车电池配件研发生产厂家—联鸿能源 | 泰安德兴元机械设备有限公司|网站首页| 膨胀节_波纹膨胀节_非金属膨胀节_波纹管补偿器_膨胀节厂家-江苏苏创管业科技有限公司 | 装修工程-钢结构工程-环氧地坪漆-东莞市远鸣装饰工程有限公司 | 机械配件加工_数控车床加工_零件加工_精密件加工_cnc加工定制—深圳精密机械加工 | 明康食品有限公司 -方集馓子 亨特小麻花| 自动龙门裁断机-四柱|液压裁断机-吸塑裁断机-东莞市源德机械科技有限公司 | 箱式电炉,箱式烧结炉,箱式马弗炉,箱式实验炉,高温箱式电阻炉,箱式加热炉,箱式退火炉,箱式真空气氛炉洛阳研博炉业有限公司 | 镗铣头-铣头-数控铣头-高密市振飞机械制造有限公司 | 伸缩接头,限位伸缩接头,传力接头,可拆卸接头,橡胶接头,衬四氟橡胶接头,橡胶软连接,橡胶补偿器,防水套管- 巩义市隆盛管道设备有限公司 | 砂金设备-淘金机械-金矿选矿设备厂家-青州冠诚重工机械有限公司 砂浆生产线_干混砂浆设备_干混砂浆生产线-苏州一工机械有限公司 | 真空电镀机_镀膜机厂家_离子镀膜机_磁控溅射镀膜设备_镀钛设备-江苏驰诚科技发展有限公司 | 思行科技-珠海小程序开发-珠海网站建设-珠海APP开发-江门小程序开发-江门网站建设-江门APP开发 | 仪商网-专业测试仪器,测量仪表行业信息综合门户 | 久久91精品久久91综合_国产亚洲自拍一区_国产精品第1页_亚洲高清视频一区_91成人午夜在线精品_亚洲国产精品网站在线播放_亚洲国产成人久久综合区_国产精品亚洲专区在线观看_免费视频精品一区二区三区 | 江门市振达机械制造有限公司_散货输送系统_全密封带式输送机 | 油气润滑_稀油润滑_干油润滑-启东中德润滑设备有限公司 | 喷涂机器人|自动喷涂生产线|自动喷涂设备|自动化生产线-深圳市荣德机器人科技有限公司 | 商标注册_北京商标注册费用_申请商标注册代理机构_北京商标注册公司- | 水处理设备_纯净水设备_软化水设备_反渗透水处理设备「陕西甘肃青海宁夏新疆」认准海川环保 | 远程供电系统-电源发生器-隔离电源转换器-深圳市安博特电源设备有限公司 | 南京企业宣传片制作,广告形象片,影视制作,宣传片拍摄,微电影拍摄制作公司 | 液体灌装机-酱料灌装机-全自动灌装机-旋盖机-铝箔封口机-贴标机厂家-迈特威自动化设备(天津)有限公司" | 中国家居资讯网-家居建材-知名十大品牌-著名品牌资讯网 | 上海舞台灯光音响租赁搭建线阵_年会演出摇头光束面光灯出租_led电子显示屏出租-上海led大屏幕租赁 | 中国焊接协会网站—中国焊接信息网;焊接行业最权威访问量最大的专业网站:焊接信息、焊接材料,焊接机器,焊接设备,焊机,焊材,辅助设备,焊机配件,仪器仪表,电动工具,钎焊,送丝机,表面处理,自动化专机,焊锡丝,助焊剂 | 山东胜王水处理设备有限公司,反渗透设备,纯净水设备,污水处理设备,SWS系列全自动钠离子交换器,纯净水设备报价,活性碳过滤器,多介质过滤器 | 江西省力速数控机械有限公司丨火花机丨龙门加工中心丨镜面火花机丨卧式加工中心 | 卷筒电缆_高柔性拖链电缆_聚氨酯电缆生产厂家-玖泰卷筒电缆 | 景德镇薪如陶瓷有限公司 | 淮南网站制作丨淮南做网站丨淮南网络公司丨淮南哪家网络公司好丨淮南智讯网络 | 永磁变频空压机-无油空压机-螺杆式空压机热能回收-空压机配套-空压机合同能源管理-维修保养-北京斯特兰压缩机有限公司 | 自恢复保险丝_贴片保险丝_插件保险丝_力特保险丝_力特经销商_SMD贴片保险丝_一次性保险丝厂家—深圳市集电通实业有限公司 |