射頻系統在生產生活的出現的頻率越來越高，在物流行業，RFID射頻識別技術有著很多應用，此技術同樣應用在了二代身份證上。在未來的5G探索中，5G射頻模塊也將推動著移動通信技術的發展。在實際RF電路設計時，真正實用的技巧是當這些準則和法則因各種設計約束而無法準確地實施時如何對它們進行折中處理。

當然，有許多重要的RF設計課題值得討論，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等，在全面掌握各類設計原則前提下的仔細規劃是一次性成功設計的保證。

一、RF電路設計的常見問題

1、數字電路模塊和模擬電路模塊之間的干擾

如果模擬電路(射頻)和數字電路單獨工作，可能各自工作良好。但是，一旦將二者放在同一塊電路板上，使用同一個電源一起工作，整個系統很可能就不穩定。

這主要是因為數字信號頻繁地在地和正電源(>3 V)之間擺動，而且周期特別短，常常是納秒級的。由于較大的振幅和較短的切換時間。使得這些數字信號包含大量且獨立于切換頻率的高頻成分。在模擬部分，從無線調諧回路傳到無線設備接收部分的信號一般小于lμV。

因此數字信號與射頻信號之間的差別會達到120 dB。顯然，如果不能使數字信號與射頻信號很好地分離。微弱的射頻信號可能遭到破壞,這樣一來，無線設備工作性能就會惡化，甚至完全不能工作。

2、供電電源的噪聲干擾

射頻電路對于電源噪聲相當敏感,尤其是對毛刺電壓和其他高頻諧波。微控制器會在每個內部時鐘周期內短時間突然吸人大部分電流,這是由于現代微控制器都采用CMOS工藝制造。

因此，假設一個微控制器以lMHz的內部時鐘頻率運行，它將以此頻率從電源提取電流。

如果不采取合適的電源去耦，必將引起電源線上的電壓毛刺。如果這些電壓毛刺到達電路RF部分的電源引腳,嚴重時可能導致工作失效。

3、不合理的地線

如果RF電路的地線處理不當，可能產生一些奇怪的現象。對于數字電路設計，即使沒有地線層,大多數數字電路功能也表現良好。而在RF頻段，即使一根很短的地線也會如電感器一樣作用。

粗略地計算,每毫米長度的電感量約為l nH,433 MHz時10 toni PCB線路的感抗約27Ω。如果不采用地線層，大多數地線將會較長，電路將無法具有設計的特性。

4、天線對其他模擬電路部分的輻射干擾

在PCB電路設計中，板上通常還有其他模擬電路。

例如，許多電路上都有模，數轉換(ADC)或數／模轉換器(DAC)。射頻發送器的天線發出的高頻信號可能會到達ADC的模擬淙攵恕Ｒ蛭 魏蔚緶廢唄范伎贍莧縑煜咭謊⒊齷蚪郵誖F信號。如果ADC輸入端的處理不合理，RF信號可能在ADC輸入的ESD二極管內自激。從而引起ADC偏差。

二、五大經驗總結

1、射頻電路布局原則

在設計RF布局時,必須優先滿足以下幾個總原則：

(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發射電路遠離低功率RF接收電路；

(2)確保PCB板上高功率區至少有一整塊地，最好上面沒有過孔，當然，銅箔面積越大越好；

(3)電路和電源去耦同樣也極為重要；

(4)RF輸出通常需要遠離RF輸入；

(5)敏感的模擬信號應該盡可能遠離高速數字信號和RF信；

2、物理分區、電氣分區設計分區

可以分解為物理分區和電氣分區。物理分區主要涉及元器件布局、朝向和屏蔽等問題；電氣分區可以繼續分解為電源分配、RF走線、敏感電路和信號以及接地等的分區。

3、在手機PCB板設計時，應注意幾個方面

（1）、電源、地線的處理：

a、眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。

b、盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬。?

c、用大面積銅層作地線用，在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。或是做成多層板，電源，地線各占用一層。

（2）、數字電路與模擬電路的共地處理

所以必須在PCB內部進行處理數、模共地的問題，而在板內部數字地和模擬地實際上是分開的它們之間互不相連，只是在PCB與外界連接的接口處（如插頭等）。數字地與模擬地有一點短接，請注意，只有一個連接點。也有在PCB上不共地的，這由系統設計來決定。

（3）、信號線布在電（地）層上

在電（地）層上進行布線，首先應考慮用電源層，其次才是地層，因為最好是保留地層的完整性。

（4）、大面積導體中連接腿的處理

在大面積的接地（電）中，常用元器件的腿與其連接，對連接腿的處理需要進行綜合的考慮，就電氣性能而言，元件腿的焊盤與銅面滿接為好，這樣可使在焊接時因截面過分散熱而產生虛焊點的可能性大大減少。

（5）、布線中網絡系統的作用

在許多CAD系統中，布線是依據網絡系統決定的。網格過密，通路雖然有所增加，但步進太小，圖場的數據量過大，這必然對設備的存貯空間有更高的要求，同時也對象計算機類電子產品的運算速度有極大的影響。

標準元器件兩腿之間的距離為0.1英寸（2.54mm），所以網格系統的基礎一般就定為0.1英寸（2.54 mm）或小于0.1英寸的整倍數，如：0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。

4、高頻PCB設計技巧和方法

(1）傳輸線拐角要采用45°角，以降低回損。

(2）要采用絕緣常數值按層次嚴格受控的高性能絕緣電路板。這種方法有利于對絕緣材料與鄰近布線之間的電磁場進行有效管理。

(3）要完善有關高精度蝕刻的PCB設計規范。要考慮規定線寬總誤差為+/-0.0007英寸、對布線形狀的下切（undercut）和橫斷面進行管理并指定布線側壁電鍍條件。對布線（導線）幾何形狀和涂層表面進行總體管理，對解決與微波頻率相關的趨膚效應問題及實現這些規范相當重要。

(4）突出引線存在抽頭電感，要避免使用有引線的組件。高頻環境下，最好使用表面安裝組件。

(5）對信號過孔而言，要避免在敏感板上使用過孔加工（pth）工藝，因為該工藝會導致過孔處產生引線電感。

(6）要提供豐富的接地層。要采用模壓孔將這些接地層連接起來防止3維電磁場對電路板的影響。

(7）要選擇非電解鍍鎳或浸鍍金工藝，不要采用HASL法進行電鍍。

(8）阻焊層可防止焊錫膏的流動。但是，由于厚度不確定性和絕緣性能的未知性，整個板表面都覆蓋阻焊材料將會導致微帶設計中的電磁能量的較大變化。一般采用焊壩（solder dam）來作阻焊層的電磁場。

5、電磁兼容性設計

電磁兼容性是指電子設備在各種電磁環境中仍能夠協調、有效地進行工作的能力。

電磁兼容性設計的目的是使電子設備既能抑制各種外來的干擾，使電子設備在特定的電磁環境中能夠正常工作，同時又能減少電子設備本身對其它電子設備的電磁干擾。

電磁兼容性設計的時候需要考慮一下幾個方面：選擇合理的導線寬度、采用正確的布線策略、為了抑制印制板導線之間的串擾，在設計布線時應盡量避免長距離的平等走線、避免高頻信號通過印制導線時產生的電磁輻射、抑制反射干擾、電路板設計過程中采用差分信號線布線策略。

編輯：黃飛

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