射频电路板设计技巧

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射频电路PCB设计处理技巧

射频电路PCB设计处理技巧1.地线设计：射频信号的传输对地线的布局和设计要求较高。

尽量使用多层板设计，确保地线的良好连接。

地线应该是厚而宽的，并且应该避免地线上的任何断点或改变形状的地方。

减少地线的长度，以降低地线的阻抗。

对于高频信号，建议使用分割式地线，即将地线分为多段，以减少反射和传导电磁干扰。

2.信号线和电源线的隔离：信号线和电源线在PCB上布局时应尽量相隔一定距离，尤其是高频信号线和高功率电源线。

这样可以减少信号线受到电源线干扰的可能性。

如果无法避免信号线和电源线的交叉，可以采用屏蔽罩、地线隔离等方法来降低干扰。

3.分割信号层和电源层：在多层板设计中，应尽量将信号层和电源层分离。

这样可以避免电源线的干扰对信号的影响。

当然，分割信号层和电源层时需要注意地线的布置，在高频电路中，应将地线布置在相对靠近信号层的位置。

4.PCB阻抗匹配：射频信号的传输需要保持恒定的阻抗，以避免反射和能量损失。

在设计PCB时，可以通过合理选择布线宽度、地线间距等参数来匹配所需的阻抗。

同时，为了减少匹配阻抗带来的干扰，可以在射频电路上添加滤波电容或电感等组件。

5.规避时钟信号干扰：时钟信号在高频射频电路中很容易产生干扰。

为了规避时钟信号干扰，可以在设计PCB时将时钟线与其他信号线相隔离，尽量减少与时钟信号平行的信号线的长度。

同时，可以在时钟信号线旁边添加地线来降低干扰。

6.良好的电源和接地规划：良好的电源和接地规划对射频电路的性能和稳定性至关重要。

尽量减少电源和地线的共享，避免共地引起的干扰。

可以使用独立的电源线来供应射频电路。

此外，电源和地线的连接处应采用短而宽的线路，以降低阻抗。

7.屏蔽处理：在高频射频电路设计中，经常会遇到需要屏蔽的情况。

这时可以使用屏蔽罩或屏蔽板来将信号线隔离开来，避免干扰。

屏蔽罩可以是金属板，也可以是金属层布膜，关键是要保证良好的接地。

8.热管理：在射频电路中，发热问题可能会导致性能下降。

射频电路设计技巧与测试技术

为了促进我国射频电路应用设计产业的发展，提高射频电路设计水平和能力，学习和借鉴国外的先进技术和经验，特分期组织召开“射频线路设计技巧与测试技术”专题讲座。

讲座将聘实战经验丰富的资深专家讲解射频电路应用设计技术和经验。

●课程特色本讲座总结了讲演者20多年的工作,报告包括(1)设计技术和技巧的经验,(1)获得的美国专利,(1) 实际工程设计的例子，(1)讲演者的理论演译。

●学习目标：在本讲座结束之后，学员可以了解到：1、讨论和強调在射频电路设计中的设计技术和技巧, 着重论述设计中关鍵性的技术和技巧,譬如,阻抗匹配,射频接地, 单端线路和差分线路之間的主要差別,射频集成电路设计中的难题2、在射频线路板上如何做好射频接地的工作?为什么在射频和射频集成电路设计中有从单端至差分的趋势?为什么在射频电路设计中容许误差分析如此之重要?3、解决射频工程师在研发过程中遇到的相关难题技术。

●课程提纲：讲课内容届时根据实际情况会有所调整。

第一讲射频和数字电路的不同设计方法1.1在通讯系统中射频和数字方块的差别1.2争论1.3答案1.4给高速数字电路设计者的建议第二讲反射和自干扰2.1从源发送电压至负载2.2从源发送功率至负载2.3阻抗共轭匹配2.4阻抗匹配的附加效应第三讲在窄带情况下的阻抗匹配3.1引言3.2借助于返回损失的调整进行阻抗匹配3.3一个零件的阻抗匹配网络3.4两个零件的阻抗匹配网络3.5三个零件的阻抗匹配网络3.6当 ZS 或 ZL 不是50 Ω的阻抗匹配3.7“Π”和“T”型网络第四讲在宽带情况下的阻抗匹配4.1宽窄带返回损失在Smith图上的表现4.2接上每臂或每分支含有一个零件之后阻抗的变化4.3接上每臂或每分支含有两个零件之后阻抗的变化4.4超宽带系统IQ 调制器设计的阻抗匹配4.5关于宽带阻抗匹配网络的讨论第五讲：接地5.1接地的涵义5.2在线路图中可能隐藏的接地问题5.3不良的或不恰当的接地例子5.4 “零“电容5.5¼波长微带线第六讲：等位性和接地表面上的电流耦合6.1接地表面上的等位性6.2前向和返回电流耦合6.3多金属层的PCB 板和集成电路芯片附录6A1 PCB板的初步考量第七讲：主要射频参数的测试7.1引言7.2功率增益的测试7.3噪声图的测试7.4接收机灵敏度的测试7.5互交调点以及互交调抑制度的测试7.6特殊测试技巧●师资介绍：李缉熙博士，1979至2001年间，服务于美国Motorola ，总共在无线通信系统设计部门工作达20年之久，大多数年份从事射频和射频集成电路的设计，发展了新型的可调式滤波器，优质低噪声放大器，混频器，功率放大器等，从声频(Acoustic)到射频(RF)，从软件到硬件设计.他曾在美国德州达拉斯的德州仪器(Texas Instruments)工作，从事直播卫星系统(Direct Broadcast Satellite, DBS)的设计.曾在美国普林斯顿的RCA从事通信卫星(Communication Satellite)设计.曾在美国WiQuest 工作，UWB 系统的集成电路设计主工程师。

射频电路设计的常见问题及五大经验总结.

射频电路设计的常见问题及五大经验总结射频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”，但这个观点只有部分正确，RF电路板设计也有许多可以遵循的准则和不应该被忽视的法则。

不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些准则和法则因各种设计约束而无法准确地实施时如何对它们进行折衷处理。

当然，有许多重要的RF 设计课题值得讨论，包括阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板以及波长和驻波等，在全面掌握各类设计原则前提下的仔细规划是一次性成功设计的保证。

RF电路设计的常见问题1、数字电路模块和模拟电路模块之间的干扰如果模拟电路(射频)和数字电路单独工作，可能各自工作良好。

但是，一旦将二者放在同一块电路板上，使用同一个电源一起工作，整个系统很可能就不稳定。

这主要是因为数字信号频繁地在地和正电源(>3 V)之间摆动，而且周期特别短，常常是纳秒级的。

由于较大的振幅和较短的切换时间。

使得这些数字信号包含大量且独立于切换频率的高频成分。

在模拟部分，从无线调谐回路传到无线设备接收部分的信号一般小于lμV。

因此数字信号与射频信号之间的差别会达到120 dB。

显然.如果不能使数字信号与射频信号很好地分离。

微弱的射频信号可能遭到破坏，这样一来，无线设备工作性能就会恶化，甚至完全不能工作。

2、供电电源的噪声干扰射频电路对于电源噪声相当敏感，尤其是对毛刺电压和其他高频谐波。

微控制器会在每个内部时钟周期内短时间突然吸人大部分电流，这是由于现代微控制器都采用CMOS工艺制造。

因此。

假设一个微控制器以lMHz的内部时钟频率运行，它将以此频率从电源提取电流。

如果不采取合适的电源去耦.必将引起电源线上的电压毛刺。

如果这些电压毛刺到达电路RF部分的电源引脚，严重时可能导致工作失效。

3、不合理的地线如果RF电路的地线处理不当，可能产生一些奇怪的现象。

对于数字电路设计，即使没有地线层，大多数数字电路功能也表现良好。

而在RF频段，即使一根很短的地线也会如电感器一样作用。

射频_RF_电路PCB设计

RF电路PCB设计一、概述本文探讨在终端产品的PCB设计过程中，在遵守统一PCB布线规范的基础上，适用于RF电路的附加性一般原则。

二、层别设置RF电路部分往往元件、走线密度不高，为了减小信号传输损耗并使设计简明，应尽量使高频传输线位于表层（顶层或底层）。

我们一般采用的RF电路为单端对地放大形式，在PCB上实现尽可能理想的等电位地，是保证设计意图得以实现的必然要求。

所以若无其他限制，应尽可能将高频信号线邻层安排为完整的地板（如：顶层为高频信号线层，第二层宜安排为完整地板），而且其他各层在布线完成后，使用地网络铺设铜箔。

三、元件放置天线开关、功放、LNA为减小传输线损耗带来的接收灵敏度损失与发射功率损失，天线开关、功放、LNA 应尽量靠近天线或天线接口。

不同电平级的隔离当几个级联放大器对于某频率的信号的总增益大于40dB时，就可能出现放大器自激现象，这时由于高电平点的信号通过空中耦合、地耦合、供电线耦合等方式，反馈至低电平点所造成。

自激将使放大器工作状态由自激信号决定而使设计失效，为致命性问题，必须事前尽力避免。

这要求在原理图设计合理的基础上，在PCB设计时做到：电平相差悬殊（一般40dB以上）的两点a.在空间上尽可能远b.处于屏蔽盒内外或分处不同的屏蔽盒c.最好能够分处PCB的两面。

热量分散中高功率放大器、LDO等热量耗散较大的器件，在放置时应较为平均地分布在PCB上，防止PCB工作时局部过热，降低可靠性并使电路的增益、噪声系数等参数随温度发生较大变化。

退耦电容的放置退耦电容的放置原则是尽量靠近被退耦的元件脚（某些特别指明该退耦电容同时参与匹配的情况除外，如RDA400M功放）。

当退耦元件为几只不同容值的电容并联时，排列原则是容值小的更近，如图一所示：典型单元电路内元件放置如图2所示，这是一个放大器的单元电路，C650、C631、R615、L606作为该放大器的供电部分应紧靠U611放置，如图3所示。

射频电路PCB布线技巧

RF-PCB布线技巧RF产品设计过程中降低信号耦合的PCB布线技巧新一轮蓝牙设备、无绳电话和蜂窝电话需求高潮正促使中国电子工程师越来越关注RF电路设计技巧。

RF 电路板的设计是最令设计工程师感到头疼的部分，如想一次获得成功，仔细规划和注重细节是必须加以高度重视的两大关键设计规则。

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”，但这个观点只有部分正确，RF电路板设计也有许多可以遵循的准则和不应该被忽视的法则。

不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些准则和法则因各种设计约束而无法准确地实施时如何对它们进行折衷处理。

当然，有许多重要的RF设计课题值得讨论，包括阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板以及波长和驻波，不过，本文将集中探讨与RF电路板分区设计有关的各种问题。

今天的蜂窝电话设计以各种方式将所有的东西集成在一起，这对RF电路板设计来说很不利。

现在业界竞争非常激烈，人人都在找办法用最小的尺寸和最小的成本集成最多的功能。

模拟、数字和RF电路都紧密地挤在一起，用来隔开各自问题区域的空间非常小，而且考虑到成本因素，电路板层数往往又减到最小。

令人感到不可思议的是，多用途芯片可将多种功能集成在一个非常小的裸片上，而且连接外界的引脚之间排列得又非常紧密，因此RF、IF、模拟和数字信号非常靠近，但它们通常在电气上是不相干的。

电源分配可能对设计者来说是一个噩梦，为了延长电池寿命，电路的不同部分是根据需要而分时工作的，并由软件来控制转换。

这意味着你可能需要为你的蜂窝电话提供5到6种工作电源。

RF布局概念在设计RF布局时，有几个总的原则必须优先加以满足：尽可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来，简单地说，就是让高功率RF发射电路远离低功率RF接收电路。

如果你的PCB板上有很多物理空间，那么你可以很容易地做到这一点，但通常元器件很多，PCB空间较小，因而这通常是不可能的。

射频电路板设计浅谈

射频电路板设计浅谈射频电路（RF）由于不确定的因素很多，被称作黑色艺术（black art），然而，通过经过实践摸索，我们会发现其也是有章可循，以下将就自己多年工作实践及前人经验，围绕这些方面对射频电路的电路板设计展开讨论：布局、阻抗、叠层、设计注意事项、包边、电源处理，表面处理。

1 关于布局RF电路布局的原则是RF信号尽量短，且输入远离输出，RF线路最好呈一字排布，其次可以L型排布，也可呈大于90度的钝角（如135度角）排布，还有U型布局，主要取决空间和走线需要，U型布局是条件实在受限时使用，并控制两条平行线间距离至少要2mm。

滤波器等高敏感器件需要加金属屏蔽罩，微带线进出屏蔽罩的地方要开槽。

RF区域和其他区域（如稳压块区域，数控区域）要分开布局；高功率放大器、低噪音放大器、频率综合器等都需要分开布局，且要用挡墙将它们隔离开来。

2 关于阻抗与阻抗相关的因素有线宽，介质板厚度，介质板介电常数，铜皮厚度等。

射频中经常是用50欧姆作为阻抗匹配的标准，射频介质板选材通常用罗杰斯系列板材，如罗杰斯4350材质的板材，假设我们选择0.254mm厚度的，那么根据仿真，线宽0.55mm，铜皮厚度选择0.5OZ，此时可以控制阻抗为50欧姆。

对于其他型号，其他厚度的板材可根据其介电常数及厚度进行仿真，推荐大家使用Polar SI8000阻抗计算工具进行计算，简单便捷。

3 关于层叠结构RF板顶层一般摆放器件和走微带线，第二层要大面积铺地网络铜皮，底层也要是完整地平面铺铜直接接触腔体平面，中间层走信号线，如果线路复杂，中间需要多层信号线层，那么相邻的信号线层间应添加地平面，且两个信号线层应该垂直走线，即一层线路以横向为主，另外一层以纵向为主，射频电路板由于不能使用非地网络通孔，所以除了地孔外其他网络要使用盲孔设计，如果八层板，为了有效利用叠层，第七层最好为信号线层，这样就会出现大量1到7盲孔，在实际加工中，这样的盲孔设计会造成电路板严重翘曲，解决的办法是使用背钻，即将盲孔按照通孔制作，然后从底部向上控深掏掉此金属化孔的孔铜至第七八层之间，不要掏到第七层，为了性能更加稳定，排除不确定性，可将掏空部分用树脂填塞4 关于电路板设计中注意事项1）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，因此必须将干扰减到最小。

射频电路设计的常见问题及五大经验总结

不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些准则和法则因各种设计约束而无法准确地实施时如何对它们进行折衷处理。

RF电路设计的常见问题1、数字电路模块和模拟电路模块之间的干扰如果模拟电路(射频)和数字电路单独工作，可能各自工作良好。

但是，一旦将二者放在同一块电路板上，使用同一个电源一起工作，整个系统很可能就不稳定。

这主要是因为数字信号频繁地在地和正电源(>3 V)之间摆动，而且周期特别短，常常是纳秒级的。

由于较大的振幅和较短的切换时间。

使得这些数字信号包含大量且独立于切换频率的高频成分。

在模拟部分，从无线调谐回路传到无线设备接收部分的信号一般小于lμV。

因此数字信号与射频信号之间的差别会达到120 dB。

显然.如果不能使数字信号与射频信号很好地分离。

微弱的射频信号可能遭到破坏，这样一来，无线设备工作性能就会恶化，甚至完全不能工作。

2、供电电源的噪声干扰射频电路对于电源噪声相当敏感，尤其是对毛刺电压和其他高频谐波。

微控制器会在每个内部时钟周期内短时间突然吸人大部分电流，这是由于现代微控制器都采用CMOS工艺制造。

因此。

假设一个微控制器以lMHz的内部时钟频率运行，它将以此频率从电源提取电流。

如果不采取合适的电源去耦.必将引起电源线上的电压毛刺。

如果这些电压毛刺到达电路RF部分的电源引脚，严重时可能导致工作失效。

3、不合理的地线如果RF电路的地线处理不当，可能产生一些奇怪的现象。

对于数字电路设计，即使没有地线层，大多数数字电路功能也表现良好。

而在RF频段，即使一根很短的地线也会如电感器一样作用。

射频电路PCB设计(板材,设计流程,布局,布线

为保证电路性能，在进行射频电路PCB设计时应考虑电磁兼容性，因而重点讨论元器件的布线原则来达到电磁兼容的目的。

关键词：射频电路PCB 电磁兼容布局随着通信技术的发展，手持无线射频电路技术运用越来越广，如：无线寻呼机、手机、无线PDA等，其中的射频电路的性能指标直接影响整个产品的质量。

这些掌上产品的一个最大特点就是小型化，而小型化意味着元器件的密度很大，这使得元器件（包括SMD、SMC、裸片等）的相互干扰十分突出。

电磁干扰信号如果处理不当，可能造成整个电路系统的无法正常工作，因此，如何防止和抑制电磁干扰，提高电磁兼容性，就成为设计射频电路PCB时的一个非常重要的课题。

同一电路，不同的PCB设计结构，其性能指标会相差很大。

本讨论采用Protel99 SE软件进行掌上产品的射频电路PCB设计时，如果最大限度地实现电路的性能指标，以达到电磁兼容要求。

1 板材的选择印刷电路板的基材包括有机类与无机类两大类。

基材中最重要的性能是介电常数εr、耗散因子（或称介质损耗）tanδ、热膨胀系数CET和吸湿率。

其中εr影响电路阻抗及信号传输速率。

对于高频电路，介电常数公差是首要考虑的更关键因素，应选择介电常数公差小的基材。

2 PCB设计流程由于Protel99 SE软件的使用与Protel 98等软件不同，因此，首先简要讨论采用Protel99 SE软件进行PCB设计的流程。

①由于Protel99 SE采用的是工程（PROJECT）数据库模式管理，在Windows 99下是隐含的，所以应先键立1个数据库文件用于管理所设计的电路原理图与PCB 版图。

②原理图的设计。

为了可以实现网络连接，在进行原理设计之间，所用到的元器件都必须在元器件库中存在，否则，应在SCHLIB中做出所需的元器件并存入库文件中。

然后，只需从元器件库中调用所需的元器件，并根据所设计的电路图进行连接即可。

③原理图设计完成后，可形成一个网络表以备进行PCB设计时使用。

射频pcb走线规则

射频pcb走线规则射频（Radio Frequency）PCB（Printed Circuit Board）走线规则是指在设计和制造射频电路的电路板时，需要遵从的走线规则。

因为射频信号具有高频率和高速度，所以它们需要特殊的走线规则来保证高质量的信号传输和最小化电路噪声。

以下是射频PCB走线规则的主要要求和指导：1. 尽量缩短射频信号的路径射频信号应该被设计得短而直，以减少传输时的损失和噪声。

这意味着射频信号应沿直线走向从源到目的地，而不是在回路上反弹。

如果必须弯曲，应确保尽可能小的角度，并最好使用圆弧或斜线走向，以最小化损失。

2. 保持信号间的间距在设计射频电路时，应在各个电路之间保持足够的间距，以避免不必要的交叉干扰。

此外，还应避免在交叉点上布置信号线，以避免交叉干扰。

3. 使用好的地面好的地面是保证射频信号传输和抑制干扰的关键。

在射频PCB设计中，应确保地面使用了足够数量的铜板，以最大限度地减少电流噪声。

此外，还应避免设备与信号线共用相同的地质。

4. 避免共振现象共振现象是一种产生于特定频率的电路震荡现象，会严重影响射频信号传输质量。

在射频PCB设计中，应设计铜板和线宽的比率以避免共振现象。

5. 控制电路匹配电路匹配是在射频电路中控制信号幅度和传输质量的关键。

在射频PCB设计中，应使用优质的匹配技术，以保证电路匹配和传输最小化损失。

6. 最小化电路噪声在射频PCB设计中，应在整个电路中保持良好的绝缘和接地，以最小化电路噪声。

此外，还应使用优良的其他抑制技术，如各种接地技术和过滤器，以进一步降低噪声。

总之，射频PCB走线规则是保证射频电路传输质量和稳定性的关键部分。

通过实施这些规则和指导，可以确保在设计和制造过程中最小化损失和最大程度保障射频电路的高效和可靠传输。

射频电路用的PCB设计要点

射频电路用的PCB设计要点在射频电路设计中，PCB（Printed Circuit Board）的设计起着至关重要的作用。

合理的PCB设计可以提高射频电路的性能，减少干扰和损耗。

本文将探讨一些射频电路用的PCB设计要点。

一、基本PCB设计原则1. 尽量缩短信号传输路径：射频信号的传输路径越短，信号损耗越小，干扰也会降低。

因此，在设计中应尽可能缩短信号传输路径，减少连线的长度。

2. 保持尽量低的阻抗：射频信号的传输需要考虑阻抗匹配的问题。

为了保持信号的完整性，射频电路中的阻抗匹配非常重要。

在PCB设计中，应保持尽量低的阻抗，以减少信号的反射和损耗。

3. 降低信号的串扰：在射频电路中，信号的串扰会导致性能下降和干扰增加。

为减少信号的串扰，可以采用合理的布局和屏蔽技术。

在PCB设计中，应尽量将信号线与干扰线隔离开，减少信号的相互干扰。

二、PCB布局和层次划分1. 合理的尺寸和形状：在PCB设计中，合理的尺寸和形状对射频电路的性能至关重要。

一般来说，尽量采用矩形形状的PCB板，避免尖角和直角。

同时，应根据电路的特点，合理设置信号线和供电线的布局。

2. 分层设计：在射频电路中，分层设计可以有效提高电路的性能。

一般情况下，射频电路板应至少分为两层，即信号层和地层。

信号层用于放置信号线和元件，地层用于保持低阻抗和提供地平面。

三、PCB连线和焊盘设计1. 尽量采用差分信号传输：差分信号传输可以有效抑制干扰，并提高信号的抗干扰能力。

在设计PCB连线时，应尽量采用差分信号传输的方式，减少串扰和信号损耗。

2. 规避并降低信号反射：为了减少信号的反射和损耗，应尽量规避直角弯曲和尖角连线，并采用合适的终端阻抗匹配。

3. 合理分布焊盘：焊盘的布局对信号的传输和信号质量有着重要的影响。

在设计PCB时，应尽量将焊盘分布均匀，减少焊盘间的干扰。

四、PCB封装和屏蔽设计1. 选择适当的封装材料：射频电路中的元件和器件的封装材料对信号传输有很大影响。

射频PCB板布局布线注意事项总结

不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些准则和法则因各种设计约束而无法准确地实施时如何对它们进行折衷处理。

当然，有许多重要的RF设计课题值得讨论，包括阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板以及波长和驻波，所以这些对手机的EMC、EMI影响都很大，下面就对手机PCB板的在设计RF布局时必须满足的条件加以总结：1.1尽可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来。

简单地说，就是让高功率RF发射电路远离低功率RF接收电路。

手机功能比较多、元器件很多，但是PCB空间较小，同时考虑到布线的设计过程限定最高，所有的这一些对设计技巧的要求就比较高。

这时候可能需要设计四层到六层PCB了，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缓冲器和压控制振荡器(VCO)。

确保PCB板上高功率区至少有一整块地，最好上面没有过孔，当然，铜皮越多越好。

敏感的模拟信号应该尽可能远离高速数字信号和RF信号。

1.2 设计分区可以分解为物理分区和电气分区。

物理分区主要涉及元器件布局、朝向和屏蔽等问题；电气分区可以继续分解为电源分配、RF走线、敏感电路和信号以及接地等的分区。

1.2.5 要保证不增加噪声必须从以下几个方面考虑：首先，控制线的期望频宽范围可能从DC直到2MHz，而通过滤波来去掉这么宽频带的噪声几乎是不可能的；其次，VCO控制线通常是一个控制频率的反馈回路的一部分，它在很多地方都有可能引入噪声，因此必须非常小心处理VCO控制线。

要确保RF走线下层的地是实心的，而且所有的元器件都牢固地连到主地上，并与其它可能带来噪声的走线隔离开来。

此外，要确保VCO的电源已得到充分去耦，由于VCO 的RF输出往往是一个相对较高的电平，VCO输出信号很容易干扰其它电路，因此必须对VCO加以特别注意。

射频(RF)电路板分区设计中PCB布局布线技巧

射频(RF)电路板分区设计中PCB布局布线技巧.txt小时候觉得父亲不简单，后来觉得自己不简单，再后来觉得自己孩子不简单。

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射频(RF) 射频(RF)电路板分区设计中 PCB 布局布线技巧[日期:09-03-12] [来源:] [作者:Jenny] [热度:36] 么是 RF,IF 信号.楼上的回答意思是对的,但我觉得不是很专业. 1,信号不一定就是电流,现在通讯行业,很多信号是以电压的形式存在. 2,对射频和中频的区分不详细. 在无线通讯系统中,根据频率,可以分成射频,中频和基带信号.射频重要用于信号在空间的传输, 基带信号是基站等数字设备可以处理的信号, 中频是从射频变化到基带信号的过渡频率.以前的系统一般是从射频直接变到基带.现在的新的系统是射频->中频->基带称为两次变频. 射频:> 500M Hz 中频:50MHz ~ 500MHz 基带:< 50MHz 上面的分类只是提供参考,这三种频段并没有一个绝对的界线.今天的蜂窝电话设计以各种方式将所有的东西集成在一起,这对 RF 电路板设计来说很不利.现在业界竞争非常激烈,人人都在找办法用最小的尺寸和最小的成本集成最多的功能.模拟,数字和 RF 电路都紧密地挤在一起,用来隔开各自问题区域的空间非常小,而且考虑到成本因素,电路板层数往往又减到最小.令人感到不可思议的是,多用途芯片可将多种功能集成在一个非常小的裸片上,而且连接外界的引脚之间排列得又非常紧密,因此 RF,IF,模拟和数字信号非常靠近,但它们通常在电气上是不相干的.电源分配可能对设计者来说是一个噩梦,为了延长电池寿命,电路的不同部分是根据需要而分时工作的,并由软件来控制转换.这意味着你可能需要为你的蜂窝电话提供 5 到 6 种工作电源. 在设计 RF 布局时,有几个总的原则必须优先加以满足: 尽可能地把高功率 RF 放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来,简单地说,就是让高功率 RF 发射电路远离低功率 RF 接收电路.如果你的 PCB 板上有很多物理空间,那么你可以很容易地做到这一点,但通常元器件很多,PCB 空间较小,因而这通常是不可能的.你可以把他们放在 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 缓冲器和压控制振荡器(VCO). 确保 PCB 板上高功率区至少有一整块地,最好上面没有过孔,当然,铜皮越多越好.稍后,我们将讨论如何根据需要打破这个设计原则,以及如何避免由此而可能引起的问题. 芯片和电源去耦同样也极为重要,稍后将讨论实现这个原则的几种方法. RF 输出通常需要远离 RF 输入,稍后我们将进行详细讨论. 敏感的模拟信号应该尽可能远离高速数字信号和 RF 信号.如何进行分区? 设计分区可以分解为物理分区和电气分区.物理分区主要涉及元器件布局,朝向和屏蔽等问题;电气分区可以继续分解为电源分配,RF 走线,敏感电路和信号以及接地等的分区. 首先我们讨论物理分区问题.元器件布局是实现一个优秀 RF 设计的关键,最有效的技术是首先固定位于 RF 路径上的元器件,并调整其朝向以将 RF 路径的长度减到最小,使输入远离输出,并尽可能远地分离高功率电路和低功率电路. 最有效的电路板堆叠方法是将主接地面(主地)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,而且还可以减少主地上的虚焊点,并可减少 RF 能量泄漏到层叠板内其他区域的机会. 在物理空间上,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/混频器总是有多个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地.正确的 RF 路径对整块 PCB 板的性能而言非常重要,这也就是为什么元器件布局通常在蜂窝电话 PCB 板设计中占大部分时间的原因. 在蜂窝电话 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,并最终通过双工器把它们在同一面上连接到 RF 端和基带处理器端的天线上.需要一些技巧来确保直通过孔不会把 RF 能量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.可以通过将直通过孔安排在 PCB 板两面都不受 RF 干扰的区域来将直通过孔的不利影响减到最小. 有时不太可能在多个电路块之间保证足够的隔离,在这种情况下就必须考虑采用金属屏蔽罩将射频能量屏蔽在 RF 区域内,但金属屏蔽罩也存在问题,例如:自身成本和装配成本都很贵; 外形不规则的金属屏蔽罩在制造时很难保证高精度,长方形或正方形金属屏蔽罩又使元器件布局受到一些限制;金属屏蔽罩不利于元器件更换和故障定位;由于金属屏蔽罩必须焊在地上,必须与元器件保持一个适当距离,因此需要占用宝贵的 PCB 板空间. 尽可能保证屏蔽罩的完整非常重要,进入金属屏蔽罩的数字信号线应该尽可能走内层,而且最好走线层的下面一层 PCB 是地层.RF 信号线可以从金属屏蔽罩底部的小缺口和地缺口处的布线层上走出去,不过缺口处周围要尽可能地多布一些地,不同层上的地可通过多个过孔连在一起. 尽管有以上的问题,但是金属屏蔽罩非常有效,而且常常还是隔离关键电路的唯一解决方案. 此外,恰当和有效的芯片电源去耦也非常重要.许多集成了线性线路的 RF 芯片对电源的噪音非常敏感,通常每个芯片都需要采用高达四个电容和一个隔离电感来确保滤除所有的电源噪音). 最小电容值通常取决于其自谐振频率和低引脚电感,C4 的值就是据此选择的.C3 和 C2 的值由于其自身引脚电感的关系而相对较大一些,从而 RF 去耦效果要差一些,不过它们较适合于滤除较低频率的噪声信号.电感 L1 使 RF 信号无法从电源线耦合到芯片中.记住:所有的走线都是一条潜在的既可接收也可发射 RF 信号的天线,另外将感应的射频信号与关键线路隔离开也很必要. 这些去耦元件的物理位置通常也很关键,这几个重要元件的布局原则是:C4 要尽可能靠近 IC 引脚并接地,C3 必须最靠近 C4,C2 必须最靠近 C3,而且 IC 引脚与 C4 的连接走线要尽可能短,这几个元件的接地端(尤其是 C4)通常应当通过下一地层与芯片的接地引脚相连.将元件与地层相连的过孔应该尽可能靠近 PCB 板上元件焊盘,最好是使用打在焊盘上的盲孔以将连接线电感减到最小,电感应该靠近 C1. 一块集成电路或放大器常常带有一个开漏极输出,因此需要一个上拉电感来提供一个高阻抗 RF 负载和一个低阻抗直流电源,同样的原则也适用于对这一电感端的电源进行去耦.有些芯片需要多个电源才能工作,因此你可能需要两到三套电容和电感来分别对它们进行去耦处理,如果该芯片周围没有足够空间的话,那么可能会遇到一些麻烦. 记住电感极少并行靠在一起,因为这将形成一个空芯变压器并相互感应产生干扰信号,因此它们之间的距离至少要相当于其中一个器件的高度,或者成直角排列以将其互感减到最小. 电气分区原则大体上与物理分区相同,但还包含一些其它因素.现代蜂窝电话的某些部分采用不同工作电压,并借助软件对其进行控制,以延长电池工作寿命.这意味着蜂窝电话需要运行多种电源,而这给隔离带来了更多的问题.电源通常从连接器引入,并立即进行去耦处理以滤除任何来自线路板外部的噪声, 然后再经过一组开关或稳压器之后对其进行分配. 蜂窝电话里大多数电路的直流电流都相当小,因此走线宽度通常不是问题,不过,必须为高功率放大器的电源单独走一条尽可能宽的大电流线,以将传输压降减到最低.为了避免太多电流损耗,需要采用多个过孔来将电流从某一层传递到另一层.此外,如果不能在高功率放大器的电源引脚端对它进行充分的去耦,那么高功率噪声将会辐射到整块板上,并带来各种各样的问题.高功率放大器的接地相当关键,并经常需要为其设计一个金属屏蔽罩. 在大多数情况下,同样关键的是确保 RF 输出远离 RF 输入.这也适用于放大器,缓冲器和滤波器.在最坏情况下,如果放大器和缓冲器的输出以适当的相位和振幅反馈到它们的输入端,那么它们就有可能产生自激振荡.在最好情况下,它们将能在任何温度和电压条件下稳定地工作.实际上,它们可能会变得不稳定,并将噪音和互调信号添加到 RF 信号上. 如果射频信号线不得不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.为了使输入和输出得到良好的隔离,首先必须在滤波器周围布一圈地,其次滤波器下层区域也要布一块地,并与围绕滤波器的主地连接起来.把需要穿过滤波器的信号线尽可能远离滤波器引脚也是个好方法.此外,整块板上各个地方的接地都要十分小心,否则你可能会在不知不觉之中引入一条你不希望发生的耦合通道. 图 3 详细说明了这一接地办法. 有时可以选择走单端或平衡 RF 信号线,有关交叉干扰和 EMC/EMI 的原则在这里同样适用.平衡 RF 信号线如果走线正确的话,可以减少噪声和交叉干扰,但是它们的阻抗通常比较高,而且要保持一个合理的线宽以得到一个匹配信号源,走线和负载的阻抗,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,因为它可把同一个信号分为两个部分,并用于驱动不同的电路,特别是本振可能需要缓冲器来驱动多个混频器.当混频器在 RF 频率处到达共模隔离状态时,它将无法正常工作.缓冲器可以很好地隔离不同频率处的阻抗变化,从而电路之间不会相互干扰. 缓冲器对设计的帮助很大,它们可以紧跟在需要被驱动电路的后面,从而使高功率输出走线非常短, 由于缓冲器的输入信号电平比较低,因此它们不易对板上的其它电路造成干扰. 还有许多非常敏感的信号和控制线需要特别注意,但它们超出了本文探讨的范围,因此本文仅略作论述,不再进行详细说明. 压控振荡器(VCO)可将变化的电压转换为变化的频率,这一特性被用于高速频道切换,但它们同样也将控制电压上的微量噪声转换为微小的频率变化,而这就给 RF 信号增加了噪声.总的来说,在这一级以后你再也没有办法从 RF 输出信号中将噪声去掉.那么困难在哪里呢?首先,控制线的期望频宽范围可能从DC 直到 2MHz,而通过滤波来去掉这么宽频带的噪声几乎是不可能的;其次,VCO 控制线通常是一个控制频率的反馈回路的一部分,它在很多地方都有可能引入噪声,因此必须非常小心处理VCO 控制线. 要确保 RF 走线下层的地是实心的,而且所有的元器件都牢固地连到主地上,并与其它可能带来噪声的走线隔离开来.此外,要确保 VCO 的电源已得到充分去耦,由于 VCO 的 RF 输出往往是一个相对较高的电平,VCO 输出信号很容易干扰其它电路,因此必须对VCO 加以特别注意.事实上,VCO 往往布放在 RF 区域的末端,有时它还需要一个金属屏蔽罩. [编辑本段编辑本段] 编辑本段简介锁相环 (phase-locked loop)PLL 原理框图为无线电发射中使频率较为稳定的一种方法,主要有 VCO(压控振荡器)和 PLL IC ,压控振荡器给出一个信号,一部分作为输出,另一部分通过分频与 PLL IC 所产生的本振信号作相位比较,为了保持频率不变,就要求相位差不发生改变,如果有相位差的变化, 则 PLL IC 的电压输出端的电压发生变化,去控制 VCO,直到相位差恢复!达到锁频的目的!!能使受控振荡器的频率和相位均与输入信号保持确定关系的闭环电子电路. 锁相环由鉴相器,环路滤波器和压控振荡器组成.鉴相器用来鉴别输入信号 Ui 与输出信号 Uo 之间的相位差 ,并输出误差电压 Ud .Ud 中的噪声和干扰成分被低通性质的环路滤波器滤除,形成压控振荡器(VCO)的控制电压 Uc.Uc 作用于压控振荡器的结果是把它的输出振荡频率 fo 拉向环路输入信号频率 fi ,当二者相等时, 环路被锁定 ,称为入锁.维持锁定的直流控制电压由鉴相器提供,因此鉴相器的两个输入信号间留有一定的相位差. PLL:phase Locked Loop 相同步回路, 锁相回路,用来统一整合时脉讯号,使内存能正确的存取资料. 直接数字频率合成(DDS—Digital Direct Frequency Synthesis)技术是一种新的频率合成方法,是频率合成技术的一次革命,JOSEPH TIERNEY 等 3 人于 1971 年提出了直接数字频率合成的思想,但由于受当时微电子技术和数字信号处理技术的限制,DDS 技术没有受到足够重视,随着电子工程领域的实际需要以及数字集成电路和微电子技术的发展,DDS 技术日益显露出它的优越性. DDS 是一种全数字化的频率合成器,由相位累加器,波形 ROM,D/A 转换器和低通滤波器构成.时钟频率给定后,输出信号的频率取决于频率控制字,频率分辨率取决于累加器位数,相位分辨率取决于 ROM 的地址线位数,幅度量化噪声取决于 R OM 的数据位字长和 D/A 转换器位数. DDS 有如下优点:⑴频率分辨率高,输出频点多,可达个频点(N 为相位累加器位数);⑵频率切换速度快,可达 us 量级;⑶频率切换时相位连续;⑷可以输出宽带正交信号;⑸输出相位噪声低,对参考频率源的相位噪声有改善作用;⑹可以产生任意波形;⑺全数字化实现,便于集成,体积小,重量轻,因此八十年代以来各国都在研制和发展各自的DDS 产品, 如美国QUALCOMM 公司的Q2334, Q2220; STANFORD 公司的STEL-1175,STEL-1180;AD 公司的 AD7008,AD9850,AD9 854 等.这些 DDS 芯片的时钟频率从几十兆赫兹到几百兆赫兹不等,芯片从一般功能到集成有 D/A 转换器和正交调制器. PLL:Phase Locked Logic 相同步逻辑锁相环的用途是在收,发通信双方建立载波同步或位同步.因为它的工作过程是一个自动频率(相位)调整的闭合环路,所以叫环.锁相环分模拟锁相环和数字锁相环两种.[编辑本段编辑本段] 编辑本段用途锁相环最初用于改善电视接收机的行同步和帧同步,以提高抗干扰能力.2 0 世纪 50 年代后期随着空间技术的发展,锁相环用于对宇宙飞行目标的跟踪,遥测和遥控.60 年代初随着数字通信系统的发展,锁相环应用愈广,例如为相干解调提取参考载波,建立位同步等.具有门限扩展能力的调频信号锁相鉴频器也是在 60 年代初发展起来的.在电子仪器方面,锁相环在频率合成器和相位计等仪器中起了重要作用. 锁相环技术目前的应用集中在以下三个方面:第一信号的调制和解调;第二信号的调频和解调;第三信号频率合成电路.[编辑本段编辑本段] 编辑本段工作原理锁相环可以分为模拟锁相环和数字锁相环.基本工作原理压控振荡器给出一个信号,一部分作为输出,另一部分通过分频与 PLL IC 所产生的本振信号作相位比较 ,为了保持频率不变 ,就要求相位差不发生改变,如果有相位差的变化,则 PLL IC 的电压输出端的电压发生变化,去控制 VCO,直到相位差恢复!达到锁频的目的!!能使受控振荡器的频率和相位均与输入信号保持确定关系的闭环电子电路.模拟锁相环工作原理模拟锁相环主要由相位参考提取电路,压控振荡器,相位比较器,控制电路等组成.压控振荡器输出的是与需要频率很接近的等幅信号,把它和由相位参考提取电路从信号中提取的参考信号同时送入相位比较器,用比较形成的误差通过控制电路使压控振荡器的频率向减小误差绝对值的方向连续变化, 实现锁相, 从而达到同步.数字锁相环工作原理数字锁相环主要由相位参考提取电路,晶体振荡器,分频器,相位比较器, 脉冲补抹门等组成.分频器输出的信号频率与所需频率十分接近,把它和从信号中提取的相位参考信号同时送入相位比较器,比较结果示出本地频率高了时就通过补抹门抹掉一个输入分频器的脉冲,相当于本地振荡频率降低;相反,若示出本地频率低了时就在分频器输入端的两个输入脉冲间插入一个脉冲,相当于本地振荡频率上升,从而达到同步.谐振电路(一个用于发射机,另一个用于接收机)与 VCO 有关,但也有它自己的特点.简单地讲,谐振电路是一个带有容性二极管的并行谐振电路,它有助于设置 VCO 工作频率和将语音或数据调制到 RF 信号上. 所有 VCO 的设计原则同样适用于谐振电路. 由于谐振电路含有数量相当多的元器件, 板上分布区域较宽以及通常运行在一个很高的 RF 频率下,因此谐振电路通常对噪声非常敏感.信号通常排列在芯片的相邻脚上,但这些信号引脚又需要与相对较大的电感和电容配合才能工作,这反过来要求这些电感和电容的位置必须靠得很近,并连回到一个对噪声很敏感的控制环路上.要做到这点是不容易的. 自动增益控制(AGC)放大器同样是一个容易出问题的地方, 不管是发射还是接收电路都会有 AGC 放大器. AGC 放大器通常能有效地滤掉噪声, 不过由于蜂窝电话具备处理发射和接收信号强度快速变化的能力,因此要求 AGC 电路有一个相当宽的带宽,而这使某些关键电路上的 AGC 放大器很容易引入噪声. 设计 AGC 线路必须遵守良好的模拟电路设计技术,而这跟很短的运放输入引脚和很短的反馈路径有关,这两处都必须远离 RF,IF 或高速数字信号走线.同样,良好的接地也必不可少,而且芯片的电源必须得到良好的去耦.如果必须要在输入或输出端走一根长线,那么最好是在输出端,通常输出端的阻抗要低得多,而且也不容易感应噪声.通常信号电平越高,就越容易把噪声引入到其它电路. 在所有 PCB 设计中, 尽可能将数字电路远离模拟电路是一条总的原则, 它同样也适用于 RF PCB 设计. 公共模拟地和用于屏蔽和隔开信号线的地通常是同等重要的,问题在于如果没有预见和事先仔细的计划, 每次你能在这方面所做的事都很少.因此在设计早期阶段,仔细的计划,考虑周全的元器件布局和彻底的布局评估都非常重要,由于疏忽而引起的设计更改将可能导致一个即将完成的设计又必须推倒重来.这一因疏忽而导致的严重后果,无论如何对你的个人事业发展来说不是一件好事. 同样应使 RF 线路远离模拟线路和一些很关键的数字信号,所有的 RF 走线,焊盘和元件周围应尽可能多填接地铜皮,并尽可能与主地相连.类似面包板的微型过孔构造板在 RF 线路开发阶段很有用,如果你选用了构造板,那么你毋须花费任何开销就可随意使用很多过孔,否则在普通 PCB 板上钻孔将会增加开发成本,而这在大批量生产时会增加成本. 如果 RF 走线必须穿过信号线,那么尽量在它们之间沿着 RF 走线布一层与主地相连的地.如果不可能的话,一定要保证它们是十字交叉的,这可将容性耦合减到最小,同时尽可能在每根 RF 走线周围多布一些地,并把它们连到主地.此外,将并行 RF 走线之间的距离减到最小可以将感性耦合减到最小. 一个实心的整块接地面直接放在表层下第一层时,隔离效果最好,尽管小心一点设计时其它的做法也管用.我曾试过把接地面分成几块来隔离模拟,数字和 RF 线路,但我从未对结果感到满意过,因为最终总是有一些高速信号线要穿过这些分开的地,这不是一件好事. 在 PCB 板的每一层,应布上尽可能多的地,并把它们连到主地面.尽可能把走线靠在一起以增加内部信号层和电源分配层的地块数量,并适当调整走线以便你能将地连接过孔布置到表层上的隔离地块.应当避免在 PCB 各层上生成游离地,因为它们会像一个小天线那样拾取或注入噪音.在大多数情况下,如果你不能把它们连到主地,那么你最好把它们去掉.RF PCB 电路板 Design 技巧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 via).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元件的黏着定位孔. 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.但通常零元件很多时,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元件布局,方位和遮罩等问题;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. 实体分区零元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 路径上的零元件,并调整其方位,使 RF 路径的长度减到最小.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. 最有效的电路板堆叠方法是将主接地安排在表层下的第二。

射频电路设计与优化技巧

射频电路设计与优化技巧射频电路在无线通信、雷达系统和无线电频谱分析等领域起着至关重要的作用。

射频电路的设计和优化要求具备一定的技巧和经验，以确保信号传输质量和系统性能的最佳化。

本文将分享一些射频电路设计与优化的技巧，帮助读者更好地理解并应用于实际工程中。

1. 频率规划与频段选择在射频电路设计中，频率规划和频段选择是至关重要的第一步。

首先，需要明确系统所需工作频率范围，并根据此范围选择合适的频段。

在频段选择时，应考虑信号传输距离、系统复杂性和频率资源的有效利用等因素。

频段选择的合理与否将直接影响到后续射频电路的设计与优化。

2. 滤波与选择放大器设计射频信号在电路传输过程中可能受到噪声、干扰以及多径传播等因素的干扰。

为了保证信号质量和系统性能的最佳化，需要进行滤波和选择放大器的设计。

滤波器可以帮助滤除不需要的频率成分，提高系统信噪比；选择放大器能够增强信号强度，以保证传输距离和可靠性。

3. 阻抗匹配与功率放大器设计在射频电路中，阻抗匹配是非常重要的环节。

阻抗不匹配会导致信号反射、能量损耗和系统性能下降。

根据电路的特点和工作频率，需要合理设计电路的阻抗匹配网络，以确保信号的有效传输。

功率放大器设计也是射频电路设计的重要组成部分，它能够增强信号的功率，提高系统的传输距离。

4. 稳定性与可调性设计射频电路的稳定性和可调性是关键因素之一。

稳定性主要指电路的稳定工作状态，不受温度、电压和频率变化等因素的影响。

可调性则是指电路能够根据需求进行频率调节或功率调节。

在设计过程中，需要充分考虑电路的稳定性和可调性要求，采取相应的措施进行设计与优化。

5. PCB布线与电磁兼容射频电路的PCB布线和电磁兼容设计是确保信号完整性和系统性能的重要环节。

良好的PCB布线能够减少信号传输路径和干扰源，提高电路的性能；电磁兼容设计则能够降低电路间的干扰，保证系统的稳定运行。

因此，在射频电路设计中，需要合理规划PCB布局和引脚布线，同时采取适当的屏蔽和滤波措施，以确保电路的电磁兼容性。

射频电路设计的常见问题及五大经验总结

不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些准则和法则因各种设计约束而无法准确地实施时如何对它们进行折衷处理。

当然，有许多重要的RF设计课题值得讨论，包括阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板以及波长和驻波等，在全面掌握各类设计原则前提下的仔细规划是一次性成功设计的保证。

RF电路设计的常见问题1、数字电路模块和模拟电路模块之间的干扰如果模拟电路（射频）和数字电路单独工作，可能各自工作良好。

但是，一旦将二者放在同一块电路板上，使用同一个电源一起工作，整个系统很可能就不稳定。

这主要是因为数字信号频繁地在地和正电源（>3 V）之间摆动，而且周期特别短，常常是纳秒级的。

由于较大的振幅和较短的切换时间。

使得这些数字信号包含大量且独立于切换频率的高频成分。

在模拟部分，从无线调谐回路传到无线设备接收部分的信号一般小于lμV。

因此数字信号与射频信号之间的差别会达到120 dB。

显然．如果不能使数字信号与射频信号很好地分离。

微弱的射频信号可能遭到破坏，这样一来，无线设备工作性能就会恶化，甚至完全不能工作。

2、供电电源的噪声干扰射频电路对于电源噪声相当敏感，尤其是对毛刺电压和其他高频谐波。

微控制器会在每个内部时钟周期内短时间突然吸人大部分电流，这是由于现代微控制器都采用CMOS工艺制造。

因此。

假设一个微控制器以lMHz的内部时钟频率运行，它将以此频率从电源提取电流。

如果不采取合适的电源去耦．必将引起电源线上的电压毛刺。

如果这些电压毛刺到达电路RF部分的电源引脚，严重时可能导致工作失效。

3、不合理的地线如果RF电路的地线处理不当，可能产生一些奇怪的现象。

对于数字电路设计，即使没有地线层，大多数数字电路功能也表现良好。

而在RF频段，即使一根很短的地线也会如电感器一样作用。

射频板设计经验总结

射频板设计经验总结一、传输线图1：直角补偿1.根据50Ω特性阻抗所需的线宽和铺地间距，选择正确的传输线类型（微带线或带状线）；2.通过阻抗计算工具确保阻抗线路安装50Ω特性阻抗设计，并确定线宽和铺地间距以及结构；3.为保持射频线路特性阻抗的连续性，保持射频布线宽度和线间距保持一致，不发生突变。

4.针对带状线，铺地间距应小于传输线与参考面的厚度，否则带状线将变为微带线；5.针对带状线，确保镜像地面积尽量大，至少要大于传输线与地的间隙；6.为射频传输线提供一个干净，没有干扰的，同时没有任何射频信号线通过其下穿过的镜像地，以提供一个良好的射频信号信号回路；7.尽量缩短传输线的长度，长的传输线将带来衰减；8.避免射频传输线的直角，必须需要拐角时应进行直角补偿，见附图1；9.射频信号线上尽量不要出现分叉或者之脚，都会对射频阻抗产生影响；10.不要在射频传输线上平行布置任何线路，这样的线路会增加线与线之间的额耦合；11.不要在射频传输线上设置测试点；二、PCB叠层推荐使用四层板结构，层设置架构如下：【Top layer】射频IC和元件、射频传输线、天线、去耦电容和其他信号线，见附图2；【Layer 2】地平面【Layer 3】电源平面【Bottomlayer】非射频元件和信号线完整的电源平面提供极低的电源阻抗和分布的去耦电容，同时射频信号线有一个完整的参考地，为射频信号提供完整恒定不变的参考，有利于射频传输线阻抗的连续性。

两层板主要用于低成本，简单的电路板。

为是设计50Ω特性阻抗，一般电路板厚度要很小，同时电路板的也无法提供完整的地平面。

图2：Top layer1、地平面地平面设计在射频电路板设计中十分重要，见图3。

射频信号的返回路径就是射频信号线下的地平面，良好的地设计是完整的且尽可能宽的不存在中断地平面，一旦返回路径的地平面被中断，返回信号就会找一个更小阻抗的路径回流，这样就加大电流环路，增加了电感引起不必要的EMI的干扰。

射频电路设计与优化策略

射频电路设计与优化策略射频（Radio Frequency）电路设计是无线通信系统中至关重要的一环，它直接影响了系统的性能和稳定性。

在设计射频电路时，需要考虑许多因素，包括频率范围、功率输出、噪声系数、匹配网络等。

为了确保设计的射频电路具有良好的性能，需要遵循一些优化策略。

首先，在射频电路设计中，选择合适的器件是至关重要的。

不同的射频电路需要不同的器件，例如放大器、混频器、滤波器等。

正确选择器件可以有效提高系统的性能并减少功耗。

此外，还需要考虑器件的特性参数，如增益、带宽、谐波抑制等，以满足系统设计的需求。

其次，进行合理的电路拓扑设计是射频电路优化的关键。

通过合适的电路拓扑，可以实现信号的准确传输、匹配网络的优化，进而提高系统的性能。

在设计过程中，需要考虑到信号的传输路径、匹配电阻的选择、反射损耗的控制等因素，以确保电路设计符合系统需求。

另外，在射频电路设计中，还要重视对功率的管理和分配。

合理分配功率可以提高系统的效率和功耗控制，有效降低系统的热耗散。

在设计过程中，需要考虑到功率放大器的设计、功率耗散的控制以及功率损耗的补偿等因素，以保证系统能够稳定可靠地工作。

此外，射频电路的匹配网络设计也是优化策略的关键。

匹配网络是射频电路中用来调节输入输出阻抗匹配的关键部分，它直接影响信号传输的质量和效率。

在设计匹配网络时，需要考虑到阻抗匹配的要求、滤波器设计、匹配网络的损耗等因素，以确保系统具有较好的匹配性能。

最后，在射频电路设计中，需要进行频率和相位的调整和校准。

频率和相位的准确性对于射频系统的性能和稳定性至关重要。

通过频率和相位的调整和校准，可以实现信号的准确传输和匹配，提高系统的性能和稳定性。

综上所述，射频电路设计与优化策略主要包括选择合适的器件、合理的电路拓扑设计、功率管理与分配、匹配网络设计以及频率和相位的调整。

遵循这些优化策略可以帮助设计师设计出性能优良的射频电路，并最终提高无线通信系统的性能和稳定性。

射频电路板设计技巧

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，由于蓝芽设备、无线局域网络(WLAN)设备，和行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」(black 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 via)。

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。

非常有用的射频电路PCB设计技巧

⾮常有⽤的射频电路PCB设计技巧由于射频(RF)电路为分布参数电路，在电路的实际⼯作中容易产⽣趋肤效应和耦合效应，所以在实际的PCB设计中，会发现电路中的⼲扰辐射难以控制。

如：数字电路和模拟电路之间相互⼲扰、供电电源的噪声⼲扰、地线不合理带来的⼲扰等问题。

正因为如此，如何在PCB的设计过程中，权衡利弊寻求⼀个合适的折中点，尽可能地减少这些⼲扰，甚⾄能够避免部分电路的⼲涉，是射频电路PCB设计成败的关键。

⽂中从PCB的LAYOUT⾓度，提供了⼀些处理的技巧，对提⾼射频电路的抗⼲扰能⼒有较⼤的⽤处。

⼀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。

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1 ⼀字形布局图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445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度布局⼆RF布线布线的总体要求是：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。

射频多层板设计要点

射频多层板设计要点本文主要针对集成控制电路的射频多层板设计过程中应该的注意事项，以及相关设计技巧。

一、器件封装1、仔细核对封装引脚和尺寸2、最好将封装的3D信息添加进去，便于后期进行3D装配检查。

二、原理图设计1、射频器件供电（正负电）端口应串联电阻或电感或穿心电容，以便后期排除短路器件。

如果电流不大，优先串联电阻，因为后期可以方便通过万用表电阻测试档定位短路点。

2、输入输出端通过π衰形式预留调试位，链路中也尽可能多预留调试位。

3、电源端滤波设计此处待补充三、布局1、对于多通道射频电路尽可能保持电路对称。

2、确定主要射频器件、逻辑器件、电源模块等摆放位置。

3、提前规划好顶层、底层的隔条布局，使射频、逻辑控制、电源通过隔条或腔体隔墙相互分开；尽量将走线放在内层，使顶层和底层可以大面积通过隔条和底部腔体接地。

此条甚为重要。

4、将功能模块放在一起做好布局、放置好关键孔，最后再走线。

四、叠层设计1、射频布局在顶层或底层。

射频介质采用板芯，不得采用PP+铜皮的形式。

（PP+铜皮的附着力较差，射频电路调试多次焊接时易起翘）2、电源层布局在中间或靠近底层，最好能够通过地层与射频层、逻辑控制层分开。

3、叠层数量、板芯厚度、走线密度尽可能保持对称，以利于控制板翘。

五、盲孔通孔1、对于两次以上压合的多层板，应充分利用盲孔进行控制电路走线（此处盲孔实际可看作通孔，例如第一次压合1-4层，5-8层，第二次压合1-8层，则1-4层，5-8层的盲孔可视为通孔）。

2、接地孔应多采用通孔。

六、射频布局设计1、射频器件底部和接地引脚附件应大量通过通孔接地。

2、所有射频电路应尽可能增加隔墙，无论频率高低。

案例：60MHz的中频信号收发之间未放置隔条，出现自激。

3、射频盲孔背钻层可以多留几层抠铜。

例如，1-4的盲孔，5、6层对应位置也去铜。

待以后通过仿真来确定抠铜层数。

1、最外缘两圈引脚可以同时出线2、内圈每层出一圈的线，但可以从中心再引一圈线，本例中未从中心引线，造成了资源浪费。