射頻(RF)電路板設計經(jīng)驗總結--之一

        射頻(RF)PCB電路板設計由于在理論上還有很多不確定性，因此常被形容為一種“黑色藝術(shù)”，但這個(gè)觀(guān)點(diǎn)只有部分正確，RF電路板設計也有許多可以遵循的準則和不應該被忽視的法則。 

不過(guò)，在實(shí)際設計時(shí)，真正實(shí)用的技巧是當這些準則和法則因各種設計約束而無(wú)法準確地實(shí)施時(shí)如何對它們進(jìn)行折衷處理。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(cháng)和駐波，所以這些對手機的EMC、EMI影響都很大，下面就對手機PCB板的在設計RF布局時(shí)必須滿(mǎn)足的條件加以總結（以下文字均從網(wǎng)絡(luò )轉載，歡迎大家補充，指正。）：
 
1.1盡可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔離開(kāi)來(lái)。
 
簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是讓高功率RF****電路遠離低功率RF接收電路。手機功能比較多、元器件很多，但是PCB空間較小，同時(shí)考慮到布線(xiàn)的設計過(guò)程限定最高，所有的這一些對設計技巧的要求就比較高。這時(shí)候可能需要設計四層到六層PCB了，讓它們交替工作，而不是同時(shí)工作。高功率電路有時(shí)還可包括RF緩沖器和壓控制振蕩器(VCO)。確保PCB板上高功率區至少有一整塊地，最好上面沒(méi)有過(guò)孔，當然，銅皮越多越好。敏感的模擬信號應該盡可能遠離高速數字信號和RF信號。
 
1.2 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(wèn)題；電氣分區可以繼續分解為電源分配、RF走線(xiàn)、敏感電路和信號以及接地等的分區。

 
要保證不增加噪聲必須從以下幾個(gè)方面考慮：

首先，控制線(xiàn)的期望頻寬范圍可能從DC直到2MHz，而通過(guò)濾波來(lái)去掉這么寬頻帶的噪聲幾乎是不可能的；

其次，VCO控制線(xiàn)通常是一個(gè)控制頻率的反饋回路的一部分，它在很多地方都有可能引入噪聲，因此必須非常小心處理VCO控制線(xiàn)。要確保RF走線(xiàn)下層的地是實(shí)心的，而且所有的元器件都牢固地連到主地上，并與其它可能帶來(lái)噪聲的走線(xiàn)隔離開(kāi)來(lái)。

此外，要確保VCO的電源已得到充分去耦，由于VCO的RF輸出往往是一個(gè)相對較高的電平，VCO輸出信號很容易干擾其它電路，因此必須對VCO加以特別注意。事實(shí)上，VCO往往布放在RF區域的末端，有時(shí)它還需要一個(gè)金屬屏蔽罩。諧振電路(一個(gè)用于****機，另一個(gè)用于接收機)與VCO有關(guān)，但也有它自己的特點(diǎn)。簡(jiǎn)單地講，諧振電路是一個(gè)帶有容性二極管的并行諧振電路，它有助于設置VCO工作頻率和將語(yǔ)音或數據調制到RF信號上。所有VCO的設計原則同樣適用于諧振電路。

由于諧振電路含有數量相當多的元器件、板上分布區域較寬以及通常運行在一個(gè)很高的RF頻率下，因此諧振電路通常對噪聲非常敏感。信號通常排列在芯片的相鄰腳上，但這些信號引腳又需要與相對較大的電感和電容配合才能工作，這反過(guò)來(lái)要求這些電感和電容的位置必須靠得很近，并連回到一個(gè)對噪聲很敏感的控制環(huán)路上。要做到這點(diǎn)是不容易的。
 
自動(dòng)增益控制(AGC)放大器同樣是一個(gè)容易出問(wèn)題的地方，不管是****還是接收電路都會(huì )有AGC放大器。AGC放大器通常能有效地濾掉噪聲，不過(guò)由于手機具備處理****和接收信號強度快速變化的能力，因此要求AGC電路有一個(gè)相當寬的帶寬，而這使某些關(guān)鍵電路上的AGC放大器很容易引入噪聲。設計AGC線(xiàn)路必須遵守良好的模擬電路設計技術(shù)，而這跟很短的運放輸入引腳和很短的反饋路徑有關(guān)，這兩處都必須遠離RF、IF或高速數字信號走線(xiàn)。 

同樣，良好的接地也必不可少，而且芯片的電源必須得到良好的去耦。如果必須要在輸入或輸出端走一根長(cháng)線(xiàn)，那么最好是在輸出端，通常輸出端的阻抗要低得多，而且也不容易感應噪聲。通常信號電平越高，就越容易把噪聲引入到其它電路。在所有PCB設計中，盡可能將數字電路遠離模擬電路是一條總的原則，它同樣也適用于RFPCB設計。

公共模擬地和用于屏蔽和隔開(kāi)信號線(xiàn)的地通常是同等重要的，因此在設計早期階段，仔細的計劃、考慮周全的元器件布局和徹底的布局估都非常重要，同樣應使RF線(xiàn)路遠離模擬線(xiàn)路和一些很關(guān)鍵的數字信號，所有的RF走線(xiàn)、焊盤(pán)和元件周?chē)鷳M可能多填接地銅皮，并盡可能與主地相連。

如果RF走線(xiàn)必須穿過(guò)信號線(xiàn)，那么盡量在它們之間沿著(zhù)RF走線(xiàn)布一層與主地相連的地。如果不可能的話(huà)，一定要保證它們是十字交叉的，這可將容性耦合減到最小，同時(shí)盡可能在每根RF走線(xiàn)周?chē)嗖家恍┑?，并把它們連到主地。此外，將并行RF走線(xiàn)之間的距離減到最小可以將感性耦合減到最小。一個(gè)實(shí)心的整塊接地面直接放在表層下第一層時(shí)，隔離效果最好，盡管小心一點(diǎn)設計時(shí)其它的做法也管用。

在PCB板的每一層，應布上盡可能多的地，并把它們連到主地面。盡可能把走線(xiàn)靠在一起以增加內部信號層和電源分配層的地塊數量，并適當調整走線(xiàn)以便你能將地連接過(guò)孔布置到表層上的隔離地塊。應當避免在PCB各層上生成游離地，因為它們會(huì )像一個(gè)小天線(xiàn)那樣拾取或注入噪音。在大多數情況下，如果你不能把它們連到主地，那么你最好把它們去掉。