1、射频电路板设计技巧成功的 RF 设计必须仔细注意整个设计过程中每个步骤及每个细节,这意味着必须在设计开始阶段就要进行彻底的、仔细的规划,并对每个设计步骤的进展进行全面持续的评估。而这种细致的设计技巧正是国内大多数电子企业文化所欠缺的。近几年来,由于蓝牙设备、无线局域网络(WLAN)设备,和移动电话的需求与成长,促使业者越来越关注 RF 电路设计的技巧。从过去到现在, RF 电路板设计如同电磁干扰(EMI)问题一样,一直是工程师们最难掌控的部份,甚至是梦魇。若想要一次就设计成功,必须事先仔细规划和注重细节才能奏效。射频(RF)电路板设计由于在理论上还有很多不确定性,因此常被形容为一种黑色艺术(b
2、lack art) 。但这只是一种以偏盖全的观点,RF 电路板设计还是有许多可以遵循的法则。不过,在实际设计时,真正实用的技巧是当这些法则因各种限制而无法实施时,如何对它们进行折衷处理。重要的 RF 设计课题包括:阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板、波长和谐波.等,本文将集中探讨与 RF 电路板分区设计有关的各种问题。微过孔的种类电路板上不同性质的电路必须分隔,但是又要在不产生电磁干扰的最佳情况下连接,这就需要用到微过孔(microvia)。通常微过孔直径为 0.05mm 至 0.20mm,这些过孔一般分为三类,即盲孔(blind via)、埋孔(bury via)和通孔(through vi
3、a)。盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面,具有一定深度,用于表层线路和下面的内层线路的连接,孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔,它不会延伸到线路板的表面。上述两类孔都位于线路板的内层,层压前利用通孔成型制程完成,在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。第三种称为通孔,这种孔穿过整个线路板,可用于实现内部互连或作为组件的黏着定位孔。采用分区技巧在设计 RF 电路板时,应尽可能把高功率 RF 放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来,简单的说,就是让高功率 RF 发射电路远离低噪音接收电路。如果 PCB 板上有很多空间,那么可以很容易地做到这一点。但
4、通常零组件很多时,PCB 空间就会变的很小,因此这是很难达到的。可以把它们放在 PCB 板的两面,或者让它们交替工作,而不是同时工作。高功率电路有时还可包括 RF 缓冲器(buffer) 和压控振荡器(VCO) 。设计分区可以分成实体分区(physical partitioning)和电气分区(Electrical partitioning)。实体分区主要涉及零组件布局、方位和屏蔽等问题;电气分区可以继续分成电源分配、RF 走线、敏感电路和信号、接地等分区。实体分区零组件布局是实现一个优异 RF 设计的关键,最有效的技术是首先固定位于 RF 路径上的零组件,并调整其方位,使 RF 路径的长度减
5、到最小。并使 RF 输入远离 RF 输出,并尽可能远离高功率电路和低噪音电路。最有效的电路板堆栈方法是将主接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减少路径电感,而且还可以减少主接地上的虚焊点,并可减少 RF 能量泄漏到层叠板内其它区域的机会。在实体空间上,像多级放大器这样的线性电路通常足以将多个 RF 区之间相互隔离开来,但是双工器、混频器和中频放大器总是有多个 RF/IF 信号相互干扰,因此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,并尽可能在它们之间隔一块接地面积。正确的 RF 路径对整块 PCB 板的性能而言非常重要,这也就是为什么零组件布局通常在移动电话 PCB 板设计中占大部份时间的原因。在移动电话 PCB 板上,通常可以将低噪音放大器电路放在 PCB 板的某一面,而高功率放大器放在另一面,并最终藉由双工器在同一面上将它们连接到 RF 天线的一端和基频处理器的另一端。这需要一些技巧来确保 RF 能量不会藉由过孔,从板的一面传递到另一面,常用的技术是在两面都使用盲孔。可以藉由将盲孔安排在 PCB 板两面都不受 RF 干扰的区域,来将过孔的不利影响减到最小