3G手機(jī)的RF屏蔽設(shè)計(jì)
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為確證MicroShield技術(shù)的超卓能效，在一個(gè)測(cè)試載體上，采用RF3178 TxM對(duì)輻射進(jìn)行了測(cè)試(圖1)。
測(cè)試結(jié)果清楚表明，兩種屏蔽技術(shù)在性能上差別顯著：MicroShield明顯優(yōu)于嵌入式屏蔽技術(shù)。平均看，在輻射衰減方面，MicroShield集成RF屏蔽技術(shù)比嵌入式技術(shù)優(yōu)于15dB。
但作為TxM設(shè)計(jì)師來說，取得這些結(jié)果并非唾手可得之事。從TxM設(shè)計(jì)角度看，添加屏蔽給設(shè)計(jì)師帶來若干問題。首先，緊挨著的屏蔽和電磁輻射電路改變了頻率響應(yīng)，其頻響不再與“素顏(未模封)”、完全調(diào)整好的TxM一致，從而改變了屏蔽后電路的性能。特別是在更高頻率可更好地觀察到這些效應(yīng)。這樣，當(dāng)增加屏蔽時(shí)，建模和EM模擬對(duì)確保好結(jié)果具有極其重要的意義。
因3D EM模擬會(huì)很耗時(shí)，所以根據(jù)電路的復(fù)雜性以及需提供足夠精度的四面體元件的數(shù)量，先從一個(gè)不太復(fù)雜的電路著手并確認(rèn)其具有重要性的關(guān)鍵部分的作法就功不唐捐了。例如，根據(jù)場(chǎng)論不難得出：兩條載場(chǎng)信號(hào)線挨得越近，就越趨向于產(chǎn)生更大耦合。這些信號(hào)線載負(fù)著時(shí)變電荷，這些電荷業(yè)已嵌入在基板內(nèi)并被諸如地平面等金屬裹覆起來，所以，當(dāng)施加外屏蔽時(shí)，實(shí)質(zhì)上不會(huì)在場(chǎng)線上表現(xiàn)出額外干擾。只有信號(hào)線、元件或線綁定才在其各自場(chǎng)線面臨顯著變化，因這些元素暴露在空氣中或被包注模以作為邊界條件。
圖2顯示的是具有包注模TxM的功放部分的輸出匹配，它有兩種情況：不帶屏蔽以及在包注模上施加屏蔽。該雙端口模擬是采用Ansoft的3D EM軟件工具HFSS實(shí)現(xiàn)的。
輸出匹配雖然僅表示整個(gè)TxM內(nèi)無源電路的一小部分，但在確定耦合機(jī)理和高階諧波影響方面仍有效用。
第二個(gè)關(guān)注的地方是微帶線附近的場(chǎng)線，在靠近地平面的地方它們最強(qiáng)。只要屏蔽和地平面間的距離明顯大于微帶線和地平面間的距離，則增加的屏蔽的效用就微乎其微。線綁定和表貼電感與地平面的直接耦合要弱些，當(dāng)施加屏蔽時(shí)，預(yù)期其場(chǎng)線會(huì)有變化。圖3顯示的是3D模擬的E場(chǎng)分布。
圖3顯示的是不帶屏蔽的輸出匹配的電磁模擬，其電場(chǎng)以伏/米表征。深紅色意味著強(qiáng)場(chǎng)線，而深藍(lán)色表示電場(chǎng)實(shí)質(zhì)不存在。如所預(yù)料，表貼電感和綁定線附近的場(chǎng)線不那么穩(wěn)固，所以，若在包注模上增加屏蔽則更可能對(duì)其產(chǎn)生影響。下一步是勾畫并檢測(cè)雙口S參數(shù)模擬在帶和不帶屏蔽條件下相對(duì)于高階諧波的任何變化。
輸出匹配的3D EM模擬(圖4)揭示出在更高頻率下共振的改變。在TxM內(nèi)，電路遠(yuǎn)比簡(jiǎn)單的輸出匹配復(fù)雜。另外，如在模擬中看到的，為規(guī)避高階諧波所實(shí)現(xiàn)的高Q槽路所受到的影響將明顯大于給單一共振帶來的簡(jiǎn)單變化。
最后的任務(wù)是對(duì)不帶屏蔽的TxM進(jìn)行輻射測(cè)量并將結(jié)果與采用MicroShield集成RF屏蔽技術(shù)的TxM進(jìn)行對(duì)比。為實(shí)施準(zhǔn)確測(cè)量，必須避免待測(cè)PCB上從連接器和其它板上電路造成的RF功率泄漏；因此，為進(jìn)行這些測(cè)量所設(shè)計(jì)的測(cè)試板包含若干獨(dú)立屏蔽容器，如圖5所示。
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