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射频集成电路设计中常见问题与方案解析

2022-05-15 13:34分类:电路图 阅读:

 

  一般状况下,针对微波加热下列频率段的电源电路( 包含低頻和低頻数字电路设计) ,在全方位把握各种设计原理前提条件下的细心整体规划是一次性取得成功设计方案的确保。针对微波加热之上频率段和高频率的PC类数字电路设计,则必须2~3个版本号的PCB方可确保电源电路质量。

  RF无线网络射频电路设计方案中的疑难问题

  频射(RF) PCB设计,在现在公布出版发行的理论上具备许多可变性,常被描述为一种“灰黑色造型艺术”。一般状况下,针对微波加热下列频率段的电源电路( 包含低頻和低頻数字电路设计) ,在全方位把握各种设计原理前提条件下的细心整体规划是一次性取得成功设计方案的确保。针对微波加热之上频率段和高频率的PC类数字电路设计,则必须2~3个版本号的PCB方可确保电源电路质量。而针对微波加热之上频率段的RF电源电路,则通常须要大量版本号的PCB设计并逐步完善,并且是在具有非常实践经验的条件下。由此可见RF电设计方案上的艰难。

  数字电路设计控制模块和数字集成电路控制模块中间的影响

  假如数字集成电路( 频射) 和数字电路设计独立工作中,很有可能彼此工作中优良。可是,一旦将二者放到同一块电路板上 应用同一个开关电源一起工作中, 全部系统软件很可能就不稳定。这具体是由于模拟信号经常地在地和正开关电源( 超过3 V) 中间晃动,并且时间非常短,经常是纳秒级的。因为很大的波幅和较短的转换時间, 促使这种模拟信号含有很多且单独于转换頻率的高频率成份。在仿真模拟一部分,从无线网络自动调谐控制回路传入无线网络设备接受一部分的数据信号一般低于1μV。因而模拟信号与射频信号中间的差异会做到120dB。显而易见, 假如无法使模拟信号与射频信号非常好地分离出来,很弱的射频信号很有可能受到毁坏,这样一来,无线网络设备工作中特性便会恶变,乃至根本无法工作中。

  供电系统开关电源的噪音影响

  射频电路针对开关电源噪音非常比较敏感,尤其是对毛边工作电压和其余高频率谐波电流。微处理器会在每一个內部指令周期内短期忽然吸进绝大多数电流量,这也是因为当代微处理器都选用CMOS加工工艺生产制造。因而,假定一个微处理器以1MHz的內部时钟频率运作,它将由此頻率从开关电源获取电流量。如果不采用适合的开关电源去耦,终将造成电源插头上的工作电压毛边。假如这种工作电压毛边抵达电源电路RF一部分的开关电源脚位,比较严重时很有可能造成 作业无效。

  不科学的接地线

  假如RF 电源电路的接地线疏忽大意,很有可能造成一些古怪的状况。针对数字电路设计设计方案,即便 沒有接地线层,大部分数字电路设计作用也呈现优良。而在RF 频率段,即便 一根很短的电线也会如电感一样功效。粗略地测算,每mm尺寸的电感器量约为1nH,433MHz时10mmPCB路线的阻抗角约27Ω。如果不选用接地线层,大部分接地线可能较长,电源电路将没法具备设计方案的特点。

  无线天线对别的数字集成电路一部分的辐射源影响

  在PCB电路原理中,板上一般也有其它数字集成电路。比如,很多电源电路上都是有模/数变换(ADC)或数/模转化器(DAC)。频射发送器的无线天线产生的高频率数据信号有可能会抵达ADC的模仿键入端。由于一切电源电路路线都有可能如 无线天线一样传出或接受RF数据信号。假如ADC键入端解决不科学,RF数据信号很有可能在ADC键入的ESD二极管内自激振荡,进而造成ADC误差。

  RF电路原理标准及计划方案

  RF合理布局定义

  在设计方案RF合理布局时,务必优先选择达到下面好多个总标准:

  ( 1)尽量地把大功率RF放大仪(HPA)和低噪声放大仪(LNA)防护起来,简易地说 便是让大功率RF发送电源电路避开低输出功率RF 接受电源电路;

  ( 2)保证 PCB板上大功率区最少有一整块地,最好是上边并没有过孔,自然,铜泊总面积越大越好;

  ( 3)电源电路和开关电源去耦一样也极其重要;

  ( 4)RF輸出一般必须避开RF键入;

  ( 5)比较敏感的脉冲信号应当尽量避开快速模拟信号和RF数据信号。

  物理学系统分区和电气设备系统分区设计原理

  设计方案系统分区能够溶解为物理学系统分区和电气设备系统分区。物理学系统分区关键涉及到电子器件合理布局、方位和屏蔽掉等; 电气设备系统分区能够再次溶解为开关电源分派、RF布线、比较敏感电源电路和数据信号及其接地装置等的系统分区。

  物理学系统分区标准

  ( 1)电子器件部位合理布局标准。电子器件合理布局是完成一个出色RF设计方案的重要,最有效的新技术是最先固定不动坐落于RF途径上的元件并更改其方位,便于将RF途径的长短减到最少,使键入避开輸出,并尽量远地分离出来大功率电源电路和低输出功率电源电路。

  ( 2)PCB层叠设计原理。最有效的线路板层叠方式是将主接路面(主地)分配在表层下的第二层,并尽量将RF线布局在表面上。将RF途径上的焊盘规格减到最少,这不但能够降低途径电感器, 并且可以降低主地面上的空焊点, 并可降低RF动能泄露到堆叠板内别的地域的机遇。

  ( 3)射频器件以及RF走线合理布局标准。在物理学空間上,像多级别放大仪那样的线性电路一般足够将好几个RF区中间互相隔绝起来,可是双工器、混频器和高频放大仪/ 混频器一直有好几个RF/IF 数据信号互相影响,因而务必小心地将这一危害减到最少。RF与IF迹线应尽量十字交叉,并尽量在他们中间隔一块地。恰当的RF途径对一整块PCB的特性十分关键,这就是电子器件合理布局一般在蜂窝电话PCB设计中占绝大多数的时间的缘故。

  ( 4) 减少高/低电力电子器件影响藕合的设计原理。在蜂窝电话PCB上,一般还可以将低噪声放大器电路放到PCB的某一面,而将高功率放大电路放到另一面,并最后根据双工器把他们在同一表面联接到RF端和基带芯片CPU端无线天线上。要用方法来保证 埋孔不容易把RF动能从板的一面传送到另一面,常见的工艺是在二面都应用埋孔。能够根据将埋孔分配在PCB板二面也不受RF影响的地区来将埋孔的不良危害减到最少。

  电气设备系统分区标准

  ( 1) 输出功率传送标准。蜂窝电话中大部分电源电路的直流电流都非常小,因而,走线总宽一般并不是难题。但是,务必为高功率放大电路的开关电源独立设置一条尽量宽的大电流线,以将传送损耗减到最少。为了更好地防止过多电流量耗损,必须选用好几个埋孔来将电流量从某一层传送到另一层。

  ( 2)高电力电子器件的开关电源去耦。假如无法在高功率放大电路的开关电源脚位端对它开展充足的去耦,那麼大功率噪音可能辐射源到一整块板上,并产生各种各样的难题。高功率放大电路的接地装置非常重要,常常必须为其设计方案一个金属材料抗干扰磁环。

  ( 3)RF键入/輸出防护标准。在绝大多数状况下,一样重要的是保证 RF 輸出避开RF 键入。这也适用放大仪、油压缓冲器和过滤器。在最坏状况下,假如放大仪和油压缓冲器的輸出以合理的位置和震幅意见反馈到他们的键入端,那麼他们也有很有可能造成谐振电路。在最佳状况下,他们将能在任意溫度和工作电压情况下平稳地工作中。事实上,他们有可能会越来越不稳定,并将噪声和互调数据信号加上到RF 数据信号上。

  ( 4)过滤器键入/輸出防护标准。假如射频信号线迫不得已从过滤器的键入端绕回輸出端,那麼,这也许会明显危害过滤器的带通特点。为了更好地使键入和輸出优良地防护,最先需要在过滤器周边布局一圈地,次之过滤器下一层地区也需要布局一块地,并与紧紧围绕过滤器的主地相互连接。把必须越过过滤器的电源线尽量避开过滤器脚位也是个好方法。除此之外,一整块板上不同地区的接地装置都需要十分当心,不然很有可能会在没有直觉当中引进一条不期望出现的藕合安全通道。

  (5)数字电路设计和数字电路防护。在全部PCB设计中,尽量将数字电路设计避开数字集成电路是一条总的标准,它一样适用RF PCB设计。公共性仿真模拟地和用以拦截和分隔电源线的地一般是同样至关重要的,因为粗心大意而导致的设计方案变更将有可能造成 将要进行的制定又务必韬光养晦。一样应以RF路线避开仿真模拟路线和一些很核心的模拟信号,全部的RF布线、焊层和元器件周边应尽量多地填接地装置内电层,并尽量与主地相接。假如RF 布线务必越过电源线,那麼尽可能在他们中间顺着RF 布线布局一层与主地相接的地。假如不太可能,一定要确保他们是十字交叉的,这可将溶性藕合减到最少,与此同时尽量在每根RF布线周边多布一些地,并把他们连在主地。除此之外,将并行处理RF布线中间的间距减到最少可使理性藕合减到最少。

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