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射頻電路設計的注意事項、屏蔽方法以及走線與地
2019.4.23

文章来源:由「百度新聞」平台非商業用途取用"http://m.elecfans.com/article/604756.html"

給出了不同容值下的典型S11參數,從這些曲線可以清楚地看到SRF,還可以看出電容越大,在較低頻率處所提供的去耦性能越好(所呈現的阻抗越低)。在Vcc星型拓撲的主節點處最好放置一個大容量的電容器,如2.2F。該電容具有較低的SRF,對于消除低頻噪聲、建立穩定的直流電壓很有效。IC的每個電源引腳需要一個低容量的電容器(如10nF),用來濾除可能耦合到電源線上的高頻噪聲。對于那些為噪聲敏感電路供電的電源引腳,可能需要外接兩個旁路電容。例如:用一個10pF電容與一個10nF電容并聯提供旁路,可以提供更寬頻率范圍的去耦,盡量消除噪聲對電源電壓的影響。每個電源引腳都需要認真檢驗,以確定需要多大的去耦電容以及實際電路在哪些頻點容易受到噪聲的干擾。良好的電源去耦技術與嚴謹的PCB布局、Vcc引線(星型拓撲)相結合,能夠為任何RF系統設計奠定穩固的基礎。盡管實際設計中還會存在降低系統性能指標的其它因素,但是,擁有一個無噪聲的電源是優化系統性能的基本要素.3、射頻PCB設計的EMC規范1層分布1.1雙面板,頂層為信號層,底面為地平面。1.2四層板,頂層為信號層,第二層為地平面,第三層走電源、控制線。特殊情況下(如射頻信號線要穿過屏蔽壁),在第三層要走一些射頻信號線。每層均要求大面積敷地。1.2四層板,頂層為信號層,第二層為地平面,第三層走電源、控制線。特殊情況下(如射頻信號線要穿過屏蔽壁),在第三層要走一些射頻信號線。每層均要求大面積敷地。2接地2.1大面積接地為減少地平面的阻抗,達到良好的接地效果,建議遵守以下要求:a)射頻PCB的接地要求大面積接地;b)在微帶印制電路中,底面為接地面,必須確保光滑平整;c)要將地的接觸面鍍金或鍍銀,導電良好,以降低地線最抗;d)使用緊固螺釘,使其與屏蔽腔體緊密結合,緊固螺釘的間距小于λ20(依具體情況而定)。2.2分組就近接地按照電路的結構分布和電流的大小將整個電路分為成相對獨立的幾組,各組電路就近接地形成回路,要調整各組內高頻濾波電容方向,縮小電源回路。注意接地線要短而直,禁止交叉重疊,減少公共地阻抗所產生的干擾。2.3射頻器件的接地表面貼射頻器件和濾波電容需要接地時,為減少器件接地電感,要求:a)至少要有2根線接鋪地銅箔;b)用至少2個金屬化過孔在器件管腳旁就近接地。c)增大過孔孔徑和并聯若干過孔。d)有些元件的底部是接地的金屬殼,要在元件的投影區內加一些接地孔,表面層不得布線。2.4微帶電路的接地微帶印制電路的終端單一接地孔直徑必須大于微帶線寬,或采用終端大量成排密布小孔的方式接地。2.5接地工藝性要求a)在工藝允許的前提下,可縮短焊盤與過孔之間的距離;b)在工藝允許的前提下,接地的大焊盤可直接蓋在至少6個接地過孔上(具體數量因焊盤大小而異);c)接地線需要走一定的距離時,應縮短走線長度,禁止超過λ20,以防止天線效應導致信號輻射;d)除特殊用途外,不得有孤立銅箔,銅箔上一定要加地線過孔;e)禁止地線銅箔上伸出終端開路的線頭。3屏蔽3.1射頻信號可以在空氣介質中輻射。空間距離越大,工作頻率越低,輸入輸出端的寄生耦合就越小,隔離度則越大。PCB典型的空間隔離度約為50dB。3.2敏感電路和強烈輻射源電路要加屏蔽,但如果設計加工有難度時(如空間或成本限制等),可不加,但要做試驗最終決定。這些電路有:a)接收電路前端是敏感電路,信號很小,要采用屏蔽。b)對射頻單元和中頻單元須加屏蔽。接收通道中頻信號會對射頻信號產生較大干擾,反之,發射通道的射頻信號對中頻信號也會造成輻射干擾。c)振蕩電路:強烈輻射源,對本振源要單獨屏蔽,由于本振電平較高,對其他單元形成較大的輻射干擾。d)功放及天饋電路:強烈輻射源,信號很強,要屏蔽。e)數字信號處理電路:強烈輻射源,高速數字信號的陡峭的上下沿會對模擬的射頻信號產生干擾。f)級聯放大電路:總增益可能會超過輸出到輸入端的空間隔離度,這樣就滿足了振蕩條件之一,電路可能自激。如果腔體內的電路同頻增益超過30-50dB,必須在PCB板上焊接或安裝金屬屏蔽板,增加隔離度。實際設計時要綜合考慮頻率、功率、增益情況決定是否加屏蔽板。g)級聯的濾波、開關、衰減電路:在同一個屏蔽腔內,級聯濾波電路的帶外衰減、級聯開關電路的隔離度、級聯衰減電路的衰減量必須小于30-50dB。如果超過這個值,必須在PCB板上焊接或安裝金屬屏蔽板,增加隔離度。實際設計時要綜合考慮頻率、功率、增益情況決定是否加屏蔽板。h)收發單元混排時應屏蔽。i)數模混排時,對時鐘線要包地銅皮隔離或屏蔽。4屏蔽材料和方法4.1常用的屏蔽材料均為高導電性能材料,如銅板、銅箔、鋁板、鋁箔。鋼板或金屬鍍層、導電涂層等。4.2靜電屏蔽主要用于防止靜電場和恒定磁場的影響。應注意兩個基本要點,即完善的屏蔽體和良好的接地性。4.3電磁屏蔽主要用于防止交變磁場或交變電磁場的影響,要求屏蔽體具有良好的導電連續性,屏蔽體必須與電路接在共同的地參考平面上,要求PCB中屏蔽地與被屏蔽電路地要盡量的接近。4.4對某些敏感電路,有強烈輻射源的電路可以設計一個在PCB上焊接的屏蔽腔,PCB在設計時要加上過孔屏蔽墻,就是在PCB上與屏蔽腔壁緊貼的部位加上接地的過孔。要求如下:a)有兩排以上的過孔;b)兩排過孔相互錯開;c)同一排的過孔間距要小于λ20;d)接地的PCB銅箔與屏蔽腔壁壓接的部位禁止有阻焊。4.5射頻信號線在頂層穿過屏蔽壁時,要在屏蔽腔相應位置開一個槽門,門高大于0.5mm,門寬要保證安裝屏蔽壁后信號線與屏蔽體間的距離大于1mm。5屏蔽罩設計5.1金屬屏蔽腔的基本結構5.1.1此類屏蔽罩被廣泛使用,如圖27。材料一般為薄的鋁合金,制造工藝一般采用沖壓折彎或壓力鑄造工藝,這種屏蔽罩有較多的螺釘孔,便于螺釘固定。部分需鋁合金蓋子和吸波材料增強屏蔽性能。射頻PCB需裝在屏蔽腔內,要選擇合適的屏蔽腔尺寸,使其最低諧振頻率遠高于工作頻率,最好10倍以上,詳見附錄G金屬屏蔽腔的尺寸設計。5.1.2屏蔽腔的高度一般為第一層介質厚度15-20倍或以上,在屏蔽腔面積一定時,要提高屏蔽腔的最低諧振頻率,需增加長寬比,避免正方形的腔體,如圖。

關鍵字標籤:rf microwave pcb design

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