在射频(RF)PCB设计中,经常会出现各种干扰辐射问题,这和RF电路作为分布参数电路,在电路的实际工作中容易产生趋肤效应和耦合效应有关。本文,我们从PCB的LAYOUT角度,提供了一些处理的技巧,对提高RF电路的抗干扰能力有较大的用处。
RF布局
这里讨论的主要是多层板的元器件位置布局。
元器件位置布局的关键是固定位于RF路径上的元器件,通过调整其方向,使RF路径的长度最小,并使输入远离输出,尽可能远地分离高功率电路和低功率电路,敏感的模拟信号远离高速数字信号和RF信号。
在布局中常采用以下一些技巧:
1、一字形布局
RF主信号的元器件尽可能采用一字形布局,如图1所示。
图1 一字形布局
但是由于PCB板和腔体空间的限制,很多时候不能布成一字形,这时候可采用L形,最好不要采用U字形布局(如图2所示),有时候实在避免不了的情况下,尽可能拉大输入和输出之间的距离,至少1.5cm以上。
图2 L形和U字形布局
另外在采用L形或U字形布局时,转折点最好不要刚进入接口就转,如图3左所示,而是在稍微有段直线以后再转,如图3右图所示。
图3 两种方案
2、相同或对称布局
相同的模块尽可能做成相同的布局或对称的布局,如图4、图5所示。
图4 相同布局
图5 对称布局
3、十字形布局
偏置电路的馈电电感与RF通道垂直放置,如图6所示,主要是为了避免感性器件之间的互感。
图6 十字形布局
4、45度布局
为合理的利用空间,可以将器件45度方向布局,使射频线尽可能短,如图7所示。
图7 45度布局
RF布线
在RF电路的设计中,电路通常是由器件和微带线组成的。在射频电路PCB上的信号走线是微带线形式,它对电路性能的影响可能比电容、电感或电阻更大。认真处理走线是RF电路设计成功的保证。
布线的总体要求:RF信号走线短且直,减少线的突变,少打过孔,不与其它信号线相交,RF信号线周边尽量多加地过孔。
以下是一些常用的优化方式:
1、渐变线处理
在射频线宽比IC器件管脚的宽度大比较多的情况下,接触芯片的线宽采用渐变方式,如图8所示。
图8 渐变线
2、圆弧线处理
射频线不能直的情况下,作圆弧线处理,这样可以减少RF信号对外的辐射和相互问的耦合。有实验证明,传输线的拐角采用变曲的直角,能最大限度的降低回损。如图9所示。
图9 圆弧线
3、地线和电源
地线尽可能粗。在有条件的情况下,PCB的每一层都尽可能的铺地,并使地连到主地上,多打地过孔,尽量降低地线阻抗。
RF电路的电源尽量不要采用平面分割,整块的电源平面不但增加了电源平面对RF信号的辐射,而且也容易被RF信号的干扰。所以电源线或平面一般采用长条形状,根据电流的大小进行处理,在满足电流能力的前提下尽可能粗,但是又不能无限制的增宽。在处理电源线的时候,一定要避免形成环路。
电源线和地线的方向要与RF信号的方向保持平行但不能重叠,在有交叉的地方最好采用垂直十字交叉的方式。
4、十字交叉处理
RF信号与IF信号走线十字交叉,并尽可能在他们之间隔一块地。
RF信号与其他信号走线交叉时,尽量在它们之间沿着RF走线布置一层与主地相连的地。如果不可能,一定要保证它们是十字交叉的。这里的其他信号走线也包括电源线。
5、包地处理
对射频信号、干扰源、敏感信号及其他重要信号进行包地处理,这样既可以提高该信号的抗干扰能力,也可以减少该信号对其他信号的干扰。如图10所示。
图10 包地处理
6、铜箔处理
铜箔处理要求圆滑平整,不允许有长线或尖角,若不能避免,则在尖角、细长铜箔或铜箔的边缘处补几个地过孔。
7、间距处理
射频线离相邻地平面边缘至少要有3W的宽度,且3W范围内不得有非接地过孔。
图11 间距
同层的射频线要作包地处理,并在地铜皮上加地过孔,孔间距应小于信号频率所对应波长(λ)的1/20,均匀排列整齐。包地铜皮边缘离射频线2W的宽度或3H的高度,H表示相邻介质层的总厚度。
(图文内容整理自网络)
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