今日小編分享一篇經(jīng)驗(yàn)之說(shuō),關(guān)于射頻板PCB的設(shè)計(jì)的規(guī)則和經(jīng)典案例可不要錯(cuò)過(guò)哦 !
一、射頻板PCB布局
(一)射頻板PCB布局原則
1 布局確定:布局前應(yīng)對(duì)單板功能、工作頻段、電流電壓、主要射頻器件類(lèi)型、EMC、相關(guān)射頻指標(biāo)等有詳細(xì)了解,并明確疊層結(jié)構(gòu)、阻抗控制、外形結(jié)構(gòu)尺寸、屏蔽腔和罩的尺寸位置、特殊器件加工說(shuō)明(如需挖空、直接機(jī)殼散熱的器件尺寸位置)等。
另外還應(yīng)明確主要射頻器件功率、散熱、增益、隔離度、靈敏度等指標(biāo)以及濾波、偏置、匹配電路的連接,對(duì)功放電路還應(yīng)得到器件手冊(cè)推薦的匹配走線要求或射頻場(chǎng)分析軟件仿真得到的阻抗匹配電路指導(dǎo)。
2物理分區(qū):關(guān)鍵是根據(jù)單板的主信號(hào)流向規(guī)律安排主要元器件,首先根據(jù)RF 端口位置固定RF 路徑上的元器件,并調(diào)整其朝向以將RF 路徑的長(zhǎng)度減到最小,除要考慮普通布局規(guī)則外,還須考慮如何減小各部分間相互干擾和抗干擾能力,保證多個(gè)電路有足夠的隔離,對(duì)于隔離度不夠或敏感、有強(qiáng)烈輻射源的電路模塊要考慮采用金屬屏蔽罩將射頻能量屏蔽在RF 區(qū)域內(nèi)。
3電氣分區(qū):布局一般分為電源,數(shù)字和模擬三部分,要在空間上分開(kāi),布局走線不能跨區(qū)域。并盡可能將強(qiáng)電和弱電信號(hào)分開(kāi),將數(shù)字和模擬分開(kāi),完成同一功能的電路應(yīng)盡量安排在一定的范圍之內(nèi),從而減小信號(hào)環(huán)路面積。
(二) 射頻板PCB布線原則
1 盡可能將數(shù)字電路遠(yuǎn)離模擬電路,確保射頻走線參考大面積地平面,并盡可能將射頻線走在表層上。
2 數(shù)字、模擬信號(hào)線不跨區(qū)域布線,如果射頻走線必須要穿過(guò)信號(hào)線,優(yōu)選:在它們之間沿著射頻走線布一層與主地相連的地;次選,保證射頻線與信號(hào)線十字交叉,可將容性耦合減到最小,同時(shí)盡可能在每根射頻走線周?chē)嗖家恍┑?,并連到主地。
一般,射頻印制線不宜并行布線且不宜過(guò)長(zhǎng),如果確實(shí)需要并行布線,應(yīng)在兩條線之間加一條地線(地線打過(guò)孔,確保良好接地)。射頻差分線,走平行線,兩條平行線外側(cè)加地線(地線打過(guò)孔,確保良好接地),印制線的特性阻抗按器件的要求設(shè)計(jì)。
3 射頻印制電路板布線的基本順序:射頻線路→基帶射頻接口線(IQ 線)→時(shí)鐘線→電源部分→數(shù)字基帶部分→地。
4 考慮到綠油會(huì)對(duì)微帶線性能、信號(hào)等方面有影響,故建議頻率較高單板微帶線可以不涂覆綠油,中低頻率的單板微帶線建議涂覆綠油。
5 射頻走線通常不打孔,如必須RF 走線換層,應(yīng)該將過(guò)孔尺寸減到最小,這樣不僅可以減少路徑電感,并可減少RF 能量泄漏到疊層板內(nèi)其他區(qū)域的機(jī)會(huì)。
6 雙工器、中頻放大器、混頻器總有多個(gè)RF/IF 信號(hào)相互干擾,RF 與IF 走線應(yīng)盡可能走十字交叉,并在它們之間隔一塊地。
7 除特殊用途外,禁止RF 信號(hào)走線上伸出多余的線頭。
8 基帶射頻接口線(IQ 線)布線應(yīng)該較寬一些,最好在10mil 以上,為避免相位誤差,線長(zhǎng)盡可能相等,且盡可能間距相等。
9 射頻控制線要求走線盡可能短,依據(jù)傳輸控制信號(hào)器件的輸入輸出阻抗來(lái)調(diào)整布線長(zhǎng)度,減少噪聲引入。走線遠(yuǎn)離射頻信號(hào)、非金屬化孔和“地” 邊緣。走線周?chē)灰虻剡^(guò)孔,防止信號(hào)通過(guò)過(guò)孔耦合到射頻地。
10 盡可能將數(shù)字走線、電源走線遠(yuǎn)離射頻電路;時(shí)鐘電路和高頻電路是主要干擾和輻射源,一定要單獨(dú)安排、遠(yuǎn)離敏感電路。
11 主時(shí)鐘布線要求盡可能短,線寬推薦在10mil 以上,走線兩側(cè)包地,以防止其它信號(hào)線的干擾。建議用帶狀線形式走線。
12 數(shù)字、模擬信號(hào)線不跨區(qū)域布線,如果信號(hào)走線必須要穿過(guò)射頻線,優(yōu)選分層布線,在它們之間沿著射頻走線布一層與主地相連的地平面;次選射頻線與信號(hào)線十字交叉,頻率較低的數(shù)字信號(hào)可以從大封裝電容焊盤(pán)之間垂直通過(guò),同時(shí)盡可能在每根射頻走線周?chē)嗖家恍┑?,并連到主地。此外,將射頻走線之間的并行長(zhǎng)度減到最小可以將感性耦合減到最小。
13 壓控振蕩器(VCO)的控制線必須遠(yuǎn)離RF 信號(hào),必要時(shí)可以對(duì)VCO 控制線施行包地處理。
14 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(hào)層和電源分配層的地塊數(shù)量。
二、射頻板案例分析
(一)原理框圖(近端射頻單元)
單板整體布局
(二)原理框圖(遠(yuǎn)端射頻單元-RRU)
單板整體布局
(三)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
1 兩端平行需要拉長(zhǎng),最低距離1.5CM。
2 偏置電路供電部分與射頻線垂直放置。
3 混頻器出來(lái)中頻率信號(hào)應(yīng)該筆直走線。
4 PI型衰減器布局。
5 本振電路(LO)按射頻信號(hào)處理,VCO電路盡量不與射頻電路 放置在同一面。
6 高速差分時(shí)鐘信號(hào)盡量布在內(nèi)層,有完整的參考地平面。
7 VCM為模擬輸入的共模電平偏置輸出。該引腳應(yīng)通過(guò)一個(gè)0.1uF電容去耦至地。信號(hào)走線加粗包地處理。
8,射頻信號(hào)包地。
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