射頻(RF)電路板設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)--之一

        射頻(RF)PCB電路板設(shè)計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)”，但這個觀點(diǎn)只有部分正確，RF電路板設(shè)計也有許多可以遵循的準(zhǔn)則和不應(yīng)該被忽視的法則。 

不過，在實際設(shè)計時，真正實用的技巧是當(dāng)這些準(zhǔn)則和法則因各種設(shè)計約束而無法準(zhǔn)確地實施時如何對它們進(jìn)行折衷處理。當(dāng)然，有許多重要的RF設(shè)計課題值得討論，包括阻抗和阻抗匹配、絕緣層材料和層疊板以及波長和駐波，所以這些對手機(jī)的EMC、EMI影響都很大，下面就對手機(jī)PCB板的在設(shè)計RF布局時必須滿足的條件加以總結(jié)（以下文字均從網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載，歡迎大家補(bǔ)充，指正。）：
 
1.1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****電路遠(yuǎn)離低功率RF接收電路。手機(jī)功能比較多、元器件很多，但是PCB空間較小，同時考慮到布線的設(shè)計過程限定最高，所有的這一些對設(shè)計技巧的要求就比較高。這時候可能需要設(shè)計四層到六層PCB了，讓它們交替工作，而不是同時工作。高功率電路有時還可包括RF緩沖器和壓控制振蕩器(VCO)。確保PCB板上高功率區(qū)至少有一整塊地，最好上面沒有過孔，當(dāng)然，銅皮越多越好。敏感的模擬信號應(yīng)該盡可能遠(yuǎn)離高速數(shù)字信號和RF信號。
 
1.2 設(shè)計分區(qū)可以分解為物理分區(qū)和電氣分區(qū)。
 
物理分區(qū)主要涉及元器件布局、朝向和屏蔽等問題；電氣分區(qū)可以繼續(xù)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(qū)。

 
要保證不增加噪聲必須從以下幾個方面考慮：

首先，控制線的期望頻寬范圍可能從DC直到2MHz，而通過濾波來去掉這么寬頻帶的噪聲幾乎是不可能的；

其次，VCO控制線通常是一個控制頻率的反饋回路的一部分，它在很多地方都有可能引入噪聲，因此必須非常小心處理VCO控制線。要確保RF走線下層的地是實心的，而且所有的元器件都牢固地連到主地上，并與其它可能帶來噪聲的走線隔離開來。

此外，要確保VCO的電源已得到充分去耦，由于VCO的RF輸出往往是一個相對較高的電平，VCO輸出信號很容易干擾其它電路，因此必須對VCO加以特別注意。事實上，VCO往往布放在RF區(qū)域的末端，有時它還需要一個金屬屏蔽罩。諧振電路(一個用于****機(jī)，另一個用于接收機(jī))與VCO有關(guān)，但也有它自己的特點(diǎn)。簡單地講，諧振電路是一個帶有容性二極管的并行諧振電路，它有助于設(shè)置VCO工作頻率和將語音或數(shù)據(jù)調(diào)制到RF信號上。所有VCO的設(shè)計原則同樣適用于諧振電路。

由于諧振電路含有數(shù)量相當(dāng)多的元器件、板上分布區(qū)域較寬以及通常運(yùn)行在一個很高的RF頻率下，因此諧振電路通常對噪聲非常敏感。信號通常排列在芯片的相鄰腳上，但這些信號引腳又需要與相對較大的電感和電容配合才能工作，這反過來要求這些電感和電容的位置必須靠得很近，并連回到一個對噪聲很敏感的控制環(huán)路上。要做到這點(diǎn)是不容易的。
 
自動增益控制(AGC)放大器同樣是一個容易出問題的地方，不管是****還是接收電路都會有AGC放大器。AGC放大器通常能有效地濾掉噪聲，不過由于手機(jī)具備處理****和接收信號強(qiáng)度快速變化的能力，因此要求AGC電路有一個相當(dāng)寬的帶寬，而這使某些關(guān)鍵電路上的AGC放大器很容易引入噪聲。設(shè)計AGC線路必須遵守良好的模擬電路設(shè)計技術(shù)，而這跟很短的運(yùn)放輸入引腳和很短的反饋路徑有關(guān)，這兩處都必須遠(yuǎn)離RF、IF或高速數(shù)字信號走線。 

同樣，良好的接地也必不可少，而且芯片的電源必須得到良好的去耦。如果必須要在輸入或輸出端走一根長線，那么最好是在輸出端，通常輸出端的阻抗要低得多，而且也不容易感應(yīng)噪聲。通常信號電平越高，就越容易把噪聲引入到其它電路。在所有PCB設(shè)計中，盡可能將數(shù)字電路遠(yuǎn)離模擬電路是一條總的原則，它同樣也適用于RFPCB設(shè)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，因此在設(shè)計早期階段，仔細(xì)的計劃、考慮周全的元器件布局和徹底的布局估都非常重要，同樣應(yīng)使RF線路遠(yuǎn)離模擬線路和一些很關(guān)鍵的數(shù)字信號，所有的RF走線、焊盤和元件周圍應(yīng)盡可能多填接地銅皮，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走線布一層與主地相連的地。如果不可能的話，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以將感性耦合減到最小。一個實心的整塊接地面直接放在表層下第一層時，隔離效果最好，盡管小心一點(diǎn)設(shè)計時其它的做法也管用。

在PCB板的每一層，應(yīng)布上盡可能多的地，并把它們連到主地面。盡可能把走線靠在一起以增加內(nèi)部信號層和電源分配層的地塊數(shù)量，并適當(dāng)調(diào)整走線以便你能將地連接過孔布置到表層上的隔離地塊。應(yīng)當(dāng)避免在PCB各層上生成游離地，因為它們會像一個小天線那樣拾取或注入噪音。在大多數(shù)情況下，如果你不能把它們連到主地，那么你最好把它們?nèi)サ簟?/span>