射频PCB板布线布局经验

1、射频电路板布局经验随着一轮蓝牙设备、手机和3G时代的到来，随着射频电子产品的快速发展和需求的不断增长，工程师们越来越重视射频电路的设计技巧。射频电路板设计在理论上有许多不确定性，但在电路板设计中也有许多可以遵循和不可忽视的规则。然而，在实际设计中，真正的实际技能是当这些规则和规定由于各种设计约束而不能被准确实施时，如何折衷它们。当然，有许多重要的射频设计课题值得讨论，包括阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层压板，以及波长和驻波，因此这些对射频的电磁兼容性和电磁干扰有很大的影响。以下是为射频印刷电路板设计射频布局时必须满足的条件概述：首先，尽可能将高功率射频放大器(HPA)与低噪声放大器(LNA)隔离

2、开，简而言之，保持高功率射频发射电路远离低功率射频接收电路。有许多射频功能和组件，但印刷电路板空间很小。考虑到布线的设计过程是最有限的，所有这些都需要很高的设计技能。此时，可能需要设计四至六层印刷电路板，使它们交替工作，而不是同时工作。高功率电路有时也可以包括射频缓冲器和压控振荡器(压控振荡器)。确保在印刷电路板上的高功率区域至少有一整块地，最好没有过孔，当然，铜越多越好。敏感的模拟信号应尽可能远离高速数字信号和射频信号。第二，设计分区可分为物理分区和电气分区。物理分区主要涉及组件的布局、方向和屏蔽。电气部分可继续分为配电、射频布线、敏感电路和信号、接地和其他部分。第三：我们将讨论物理分区。元

3、件布局是实现出色射频设计的关键。最有效的技术是首先固定射频路径上的元件，并调整它们的方向，以最小化射频路径的长度，使输入远离输出，并尽可能将高功率电路与低功率电路分开。最有效的电路板堆叠方法是将主接地层(主接地层)布置在表层下的第二层上，并尽可能在表层上走射频线。最小化射频路径上的过孔尺寸不仅可以降低路径电感，还可以减少主接地上的虚焊点，并降低射频能量泄漏到叠层中其他区域的机会。在物理空间中，线性电路(如多级放大器)通常足以将多个射频区域相互隔离，但双工器、混频器和中频放大器/混频器总是有多个射频/中频信号相互干扰，因此必须小心地将这种影响降至最低。第四：射频和中频走线应尽可能相互交叉，并尽可

4、能相互分开。正确的射频路径对整个印刷电路板的性能非常重要，这就是为什么在射频印刷电路板设计中元件布局通常占用大部分时间。在射频印制板的设计中，低噪声放大器电路通常可以放在印制板的一侧，而大功率放大器放在另一侧，最后它们通过双工器连接到射频终端的天线和同侧的基带处理器终端。需要一些技巧来确保通孔不会将射频能量从电路板的一侧传递到另一侧。常见的技术是在两侧使用盲孔。通过将通孔布置在印刷电路板两侧不受射频干扰的区域，可以将通孔的不利影响降至最低。有时不太可能确保多个电路模块之间的充分隔离。在这种情况下，有必要考虑使用金属屏蔽来屏蔽射频区域的射频能量。金属屏蔽必须焊接到地面，并与元件保持适当的距离，从

5、而占据宝贵的印刷电路板空间。尽可能确保防护罩的完整性非常重要。进入金属屏蔽罩的数字信号线应尽可能深入到内层，最好是布线层下面的印刷电路板层。射频信号线可以从金属屏蔽底部的小间隙和接地间隙处的布线层引出，但是应该在间隙周围分布尽可能多的接地，并且不同层上的接地可以通过多个过孔连接在一起。第五，芯片电源的正确有效去耦也非常重要。许多集成线性电路的射频芯片对电源噪声非常敏感。通常每个芯片需要多达四个电容和一个隔离电感，以确保所有电源噪声被滤除。集成电路或放大器通常具有开漏输出，因此需要上拉电感来提供高阻抗射频负载和低阻抗DC电源。同样的原理也适用于此电感端的电源去耦。有些芯片需要多个电源才能工作，因

6、此您可能需要两到三组电容和电感来分别去耦。电感器很少相互并联，因为这将形成空芯变压器并相互感应干扰信号，因此它们之间的距离至少应等于其中一个器件的高度，或者以直角排列以最小化互感。第六：气体分配的原理与物理分配的原理基本相同，但它也包含一些其他因素。射频的某些部分采用不同的工作电压，并由软件控制，以延长电池的使用寿命。这意味着射频需要运行多个电源，这给隔离区带来了更多问题。电源通常从连接器引入，并立即去耦以滤除电路板外部的任何噪声，然后通过一组开关或电压调节器进行分配。必须使用尽可能宽的单个大电流线作为高功率放大器的电源，以最小化传输电压降。为了避免过多的电流损耗，需要多个过孔将电流从一层传输

7、到另一层。此外，如果高功率放大器的电源引脚不能充分去耦，高功率噪声将辐射到整个电路板并带来各种问题。高功率放大器的接地非常关键，通常需要为其设计一个金属屏蔽。在大多数情况下，确保射频输出远离射频输入也很重要。这也适用于放大器、缓冲器和滤波器。在最坏的情况下，如果放大器和缓冲器的输出以适当的相位和幅度反馈到它们的输入，那么它们可能产生自激振荡。在最好的情况下，它们将能够在任何温度和电压条件下稳定工作。事实上，它们可能变得不稳定，并给射频信号增加噪声和互调信号。如果射频信号线必须从滤波器的输入端绕回输出端，这可能会严重损害滤波器的带通特性。为了很好地隔离输入和输出，首先，必须在滤波器周围放置一圈接

8、地，其次，滤波器的下部区域也必须放置一片接地，并与滤波器周围的主接地相连。这也是使需要通过滤波器的信号线尽可能远离滤波器引脚的好方法。另外，整个电路板上每个地方的接地都要非常小心，否则会引入耦合通道。有时，您可以选择使用单端或平衡射频信号线。关于交叉干扰和电磁兼容/电磁干扰的原则也适用于此。如果布线正确，平衡射频信号线可以降低噪声和交叉干扰，但它们的阻抗通常相对较高，为了保持合理的线宽以获得与信号源、布线和负载匹配的阻抗，实际布线可能会有一些困难。缓冲器可以用来提高隔离效果，因为它可以将同一信号分成两部分，并驱动不同的电路。特别是，本地振荡器可能需要缓冲器来驱动多个混频器。当混频器在射频频率下

9、达到共模隔离状态时，它将无法正常工作。缓冲器可以很好地隔离不同频率下的阻抗变化，这样电路就不会相互干扰。缓冲区对设计非常有帮助。它们可以紧紧跟随被驱动的电路，从而使高功率输出走线非常短。因为缓冲器的输入信号电平相对较低，所以不容易对板上的其他电路造成干扰。压控振荡器(VCO)可以将变化的电压转换成变化的频率，用于高速通道切换，但它们也可以将控制电压上的微小噪声转换成微小的频率变化，从而给射频信号增加噪声。第七：在突出的引线中有抽头电感。应避免使用含铅部件。在高频环境中，表面贴装元件是首选。第八：对于信号过孔，避免在敏感板上使用过孔处理(pth)工艺，因为该工艺会导致过孔处的引线电感。九：提供丰

10、富的接地层。应使用模制孔来连接这些接地层，以防止三维电磁场影响电路板。十要选择化学镀镍或浸金工艺，不要用HASL法进行电镀。该电镀表面可以为高频电流提供更好的趋肤效应(图2)。此外，这种高度可焊接的涂层需要较少的引线，有助于减少环境污染。Xi:阻焊层可以防止焊膏流动。然而，由于厚度的不确定性和绝缘性能的不确定性，用阻焊材料覆盖整个电路板表面将导致微带设计中电磁能量的巨大变化。阻焊层通常用作阻焊层。的电磁场。在这种情况下，我们管理微带和同轴电缆之间的过渡。在同轴电缆中，接地层呈环形交织，且间隔均匀。在微带中，接地层位于活动线下方。这就引入了一些边缘效应，需要在设计中加以理解、预测和考虑。当然，这

11、种不匹配也会导致回损。必须将这种失配降至最低，以避免噪声和信号干扰。十二：电磁兼容性设计电磁兼容性是指电子设备在各种电磁环境中协调有效工作的能力。电磁兼容设计的目的是使电子设备不仅能够抑制各种外部干扰，使电子设备能够在特定的电磁环境中正常工作，而且能够减少电子设备本身对其他电子设备的电磁干扰。12.1合理的导线宽度由于印刷线路上瞬态电流引起的冲击干扰主要是由印刷线路的电感分量引起的，所以印刷线路的电感应最小化。印刷导体的电感与其长度成正比，与其宽度成反比，因此短而厚的导体有利于抑制干扰。时钟引线、行驱动器或总线驱动器的信号线通常携带大的瞬态电流，并且导体轨迹应该尽可能短。对于分立元件电路，当印

12、刷导体的宽度约为1.5毫米时，可以完全满足要求；对于集成电路，印刷导体的宽度可以在0.2 1.0毫米和1.0毫米之间选择12.2明确的布线策略使用相等的布线可以降低导线的电感，但是导线之间的互感和分布电容会增加。如果布局允许，最好采用形状良好的网状布线结构。具体方法是将印刷电路板的一侧水平布线，另一侧纵向布线，然后在交叉孔处用金属化孔连接。12.3为了抑制印刷电路板导线之间的串扰，在设计布线时应尽可能避免长距离等间距布线，导线之间的距离应尽可能拉开，信号线应尽可能不与地线和电源线交叉。在一些对干扰敏感的信号线之间设置接地印刷线可以有效抑制串扰。12.4为了避免高频信号通过印刷线路时产生电磁辐射

13、，在给印刷电路板布线时还应注意以下几点：(1)尽量减少印刷导体的不连续性，例如导体的宽度不应突然改变，导体的拐角应大于90度，以禁止环形布线等。(2)时钟信号引线最容易产生电磁辐射干扰。布线时，应靠近接地电路，驱动器应靠近连接器。(3)公共汽车司机应该在它想驾驶的公共汽车旁边。对于那些离开印刷电路板的引线，驱动器应该靠近连接器。(4)数据总线应通过夹在每两条信号线之间的信号接地线进行布线。最好将接地环路靠近最不重要的地址引线，因为后者通常携带高频电流。(5)当高速、中速和低速逻辑电路布置在印刷电路板上时，器件的布置应如图1所示。12.5反射干扰的抑制为了抑制印刷线路末端出现的反射干扰，除特殊需要外，印刷线路的长度应尽可能缩短，并采用慢电路。必要时，可以增加端子匹配，即在传输线末端的地端和电源端分别增加一个电阻值相同的匹配电阻。根据经验，对于高速TTL电路，当印刷线长度超过10厘米时，应采取端子匹配措施。匹配电阻的电阻值应根据输出驱动电流和集成电路吸收电流的最大值来确定。12彼此非常接近的差分信号对也将彼此紧密耦合，这将减少电磁干扰发射。通常(有一些例外)差分信号也是高速信号，因此高速设计规则通常适用于差分信号的布线，尤其是在设计传