隨著手機功能的增加,PCB板的設計要求也越來越高,隨著一輪藍牙設備,手機和3G時代的到來,工程師們越來越重視設計技巧射頻電路射頻(RF)電路板設計因為理論上還存在很多不確定性,所以它經常被描述為一種“黑色藝術”,但這種觀點只是部分正確,射頻電路板設計也有很多遵循的準則,不應忽視法律。然而,在實際設計中,真正實用的技術是如何在由于各種設計約束而無法準確實現這些準則和規則時妥協這些準則和規則。
當然,有許多重要的RF設計主題要討論,包括阻抗和阻抗匹配,絕緣層材料和層壓板,以及波長和駐波,因此這些對移動電話的EMC和EMI有重大影響,以下是設計RF布局時手機PCB板必須滿足的條件摘要:
1盡可能隔離高功率RF放大器(HPA)和低噪聲放大器(LNA)。簡單地說,就是保持高功率射頻發射電路遠離低功率射頻接收電路。手機功能較多,元件很多,但PCB空間小,而且考慮到布線設計過程是最高限度,所有這些對設計技能的要求都比較高。此時,可能需要設計四層到六層PCB,允許它們交替工作而不是同時工作。高功率電路有時可以包括RF緩沖器和壓力控制振蕩器(VCO)。確保PCB板的高功率區至少有一塊焊盤,最好沒有孔,當然,銅皮越多越好。
敏感的模擬信號應盡可能遠離高速數字信號和RF信號。
2個設計分區可以分解為物理分區和電子分區。
物理分區主要涉及組件布局,方向和屏蔽等問題;電氣分區可以繼續分解為分區,例如配電,RF布線,敏感電路和信號以及接地。 2.1我們討論物理分區問題。
元件布局是實現卓越RF設計的關鍵,最有效的技術是首先固定位于RF路徑上的元件,并調整它們的方向以最小化RF路徑的長度,使輸入遠離輸出,并盡可能分離大功率電路和低功率電路。堆疊電路板的最有效方法是將主接地(主要位置)放置在表面下的第二層上,并盡可能在表面上走RF線。最小化RF路徑上的穿孔尺寸不僅降低了路徑電感,而且還減少了主層上的虛擬焊點,并降低了RF能量泄漏到層壓板內其他區域的可能性。在物理空間中,諸如多級放大器之類的線性電路通常足以隔離多個RF區域,但是雙工,混頻器以及如果放大器/混頻器總是具有多個彼此干擾的RF / IF信號,則必須小心地將這種影響最小化。
2.2 RF和IF布線應盡可能多地交叉,并盡可能將它們之間的地面分開。正確的射頻路徑對于整個PCB板的性能非常重要,這就是為什么元件布局通常在手機PCB板設計中占大部分時間的原因。在手機PCB板的設計中,低噪聲放大器電路通常可以放置在PCB板的一側,而高功率放大器放置在另一側,最終通過雙工放置在它們上面。表面到RF端和天線的基帶處理器端。需要一些技術來確保直接通孔不會將RF能量從板的一側傳遞到另一側,并且通常的技術是在兩側使用盲孔。通過在PCB板的兩側不受RF干擾的區域中布置通孔,可以最小化直通孔的不利影響。有時不可能確保多個電路塊之間有足夠的隔離,在這種情況下,有必要考慮使用金屬屏蔽來屏蔽RF區域的RF能量,金屬屏蔽必須焊接到地面,必須保持在距離元件適當的距離,因此需要占用寶貴的PCB板空間。盡可能保證屏蔽的完整性非常重要,進入金屬屏蔽的數字信號線應盡可能遠離內層,并且布線層下方的最佳PCB層是形成的。
射頻信號線可以從金屬屏蔽底部的小凹口和接地凹口處的布線層中移除,但是間隙被盡可能多的布包圍,不同層上的地面可以通過一起穿過多條過頂線。 2.3正確有效的芯片功率去耦也很重要。許多帶有集成線性線路的RF芯片對電源噪聲非常敏感,通常每個芯片需要多達四個電容器和一個隔離電感,以確保濾除所有電源噪聲。集成電路或放大器通常帶有開漏極輸出,因此需要上拉電感來提供高阻抗RF負載和低阻抗直流電源,同樣的原理適用于去耦電源。這個電感器端。有些芯片需要多個電源工作,因此你可能需要兩到三組電容器和電感器來分別對它們進行去耦,很少有電感器靠在一起,因為這會形成一個空的核心變壓器并相互感知產生干擾信號,所以它們之間的距離至少相當于其中一個設備的高度,
或者以直角排列以最小化它們的互感。 2.4電子分區的原理通常與物理分區的原理相同,但包含許多其他因素。手機的某些部分使用不同的工作電壓,并由軟件控制以延長電池壽命。這意味著手機需要運行多個電源,這會給隔離帶來更多問題。電源通常從連接器引入并立即去耦,以濾除來自電路板外部的任何噪聲,然后在一組開關或調節器之后分配。手機PCB板上大多數電路的直流電流都很小,所以線寬通常不成問題,但必須為高功率放大器的電源分別采用盡可能寬的大電流線,以盡量減少傳動壓力下降。為了避免過多的電流損失,必須使用多個過孔將電流從一層傳遞到另一層。另外,如果它不能在高功率放大器的電源引腳的末端完全去耦,則高功率噪聲將輻射到整個板并引起各種問題。高功率放大器的接地是至關重要的,并且通常需要為其設計金屬屏蔽罩。在大多數情況下,確保RF輸出遠離RF輸入也很關鍵。這也適用于放大器,緩沖器和濾波器。在最壞的情況下,如果放大器和緩沖器的輸出以適當的相位和幅度反饋到它們的輸入,那么它們很可能產生自激振蕩。在最好的情況下,它們將能夠在任何溫度和電壓條件下穩定工作。實際上,它們會變得不穩定并且會向RF信號添加噪聲和互調信號。如果RF信號電纜必須從濾波器的輸入端回繞到輸出端,這可能嚴重損壞濾波器的帶通特性。為了使輸入和輸出很好地隔離,首先需要在過濾器周圍放置一個外殼,然后過濾器的下部區域也應該是布一塊地,并與過濾器周圍的主地面連接。