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如何在PCB的设计过程中，权衡利弊寻求一个合适的折中点，尽可能地减少这些干扰，甚至能够避免部分电路的干涉，是射频电路PCB设计成败的关键。本文从PCB的LAYOUT角度，提供了一些处理的技巧，对提高射频电路的抗干扰能力有较大的用处。
/ Q( x# {6 A( [由于射频(RF)电路为分布参数电路，在电路的实际工作中容易产生趋肤效应和耦合效应，所以在实际的PCB设计中，会发现电路中的干扰辐射难以控制，如：数字电路和模拟电路之间相互干扰、供电电源的噪声干扰、地线不合理带来的干扰等问题。正因为如此，如何在PCB的设计过程中，权衡利弊寻求一个合适的折中点，尽可能地减少这些干扰，甚至能够避免部分电路的干涉，是射频电路PCB设计成败的关键。文中从PCB的LAYOUT角度，提供了一些处理的技巧，对提高射频电路的抗干扰能力有较大的用处。
( m+ e( }1 U0 r& S/ _1、RF布局这里讨论的主要是多层板的元器件位置布局。元器件位置布局的关键是固定位于RF路径上的元器件，通过调整其方向，使RF路径的长度最小，并使输入远离输出，尽可能远地分离高功率电路和低功率电路，敏感的模拟信号远离高速数字信号和RF信号。/ _' `: g& m4 `, i7 Y
: @5 K/ r: K0 n- Q8 N0 G* D2 V在布局中常采用以下一些技巧。
3 S' t. A2 X& q; g4 C% _: M1.1 一字形布局 RF主信号的元器件尽可能采用一字形布局，如图1所示。但是由于PCB板和腔体空间的限制，很多时候不能布成一字形，这时候可采用L形，最好不要采用U字形布局(如图2所示)，有时候实在避免不了的情况下，尽可能拉大输入和输出之间的距离，至少1.5cm以上。
2 U& O* M( {7 |' ~. s2 v图1 一字形布局
0 U7 k6 j/ q5 u4 N图2 L形和U字形布局 : p: [0 B3 f! W' t% a1 P7 [( s8 q
另外在采用L形或U字形布局时，转折点最好不要刚进入接口就转，如图3左所示，而是在稍微有段直线以后再转，如图3右图所示。
7 X2 L2 w& Y. P6 L图3 两种方案 0 H( L R, D" F2 _0 V! Q; g* Y
1.2 相同或对称布局 相同的模块尽可能做成相同的布局或对称的布局，如图4、图5所示。
, K8 A z" b1 I1 Y A图4 相同布局 4 V+ g b* ^, ]+ \0 j+ `$ O
图5 对称布局
% X! C. N3 X: H* M2 E1 i7 [1.3 十字形布局 偏置电路的馈电电感与RF通道垂直放置，如图6所示，主要是为了避免感性器件之间的互感。
, l8 O* Q, v( E% h5 e0 h图6 十字形布局
1 s8 A$ h$ I- r2 P0 @8 t1.4 45度布局 为合理的利用空间，可以将器件45度方向布局，使射频线尽可能短，如图7所示。
1 D! ?# Y) m: S8 r7 N1 w8 d" X- c3 Z4 X; f% x( l7 o
图7 45度布局 2、RF布线布线的总体要求是：RF信号走线短且直，减少线的突变，少打过孔，不与其它信号线相交，RF信号线周边尽量多加地过孔。 ( ]6 W" U' U8 Q1 X1 X1 n+ k: [2 c
以下是一些常用的优化方式： * |3 k0 |2 E7 A9 O
. o. V$ n/ L7 [8 K# ]: i
图8 渐变线
1 ~7 U( C$ ^" s+ Q0 n2.2 圆弧线处理 射频线不能直的情况下，作圆弧线处理，这样可以减少RF信号对外的辐射和相互问的耦合。有实验证明，传输线的拐角采用变曲的直角，能最大限度的降低回损。如图9所示。
0 q' j& @3 }( P% t图9 圆弧线
Z9 }4 A7 }; I9 [5 @2.3 地线和电源 地线尽可能粗。在有条件的情况下，PCB的每一层都尽可能的铺地，并使地连到主地上，多打地过孔，尽量降低地线阻抗。
3 B) {! u# X* x6 hRF电路的电源尽量不要采用平面分割，整块的电源平面不但增加了电源平面对RF信号的辐射，而且也容易被RF信号的干扰。所以电源线或平面一般采用长条形状，根据电流的大小进行处理，在满足电流能力的前提下尽可能粗，但是又不能无限制的增宽。在处理电源线的时候，一定要避免形成环路。 $ m6 Y! X' ?/ z2 t" M# o
电源线和地线的方向要与RF信号的方向保持平行但不能重叠，在有交叉的地方最好采用垂直十字交叉的方式。 # H' K3 Y1 w! d2 y! h( L/ b0 m
2.4 十字交叉处理 RF信号与IF信号走线十字交叉，并尽可能在他们之间隔一块地。
c) Y V) V LRF信号与其他信号走线交叉时，尽量在它们之间沿着RF走线布置一层与主地相连的地。如果不可能，一定要保证它们是十字交叉的。这里的其他信号走线也包括电源线。 0 m$ |0 X6 D" v/ L% v) t
2.5 包地处理 对射频信号、干扰源、敏感信号及其他重要信号进行包地处理，这样既可以提高该信号的抗干扰能力，也可以减少该信号对其他信号的干扰。如图10所示。 7 N+ E; T6 l; b5 ]
图10 包地处理
( [ X" `; N4 X1 U5 p% b2.6 铜箔处理 铜箔处理要求圆滑平整，不允许有长线或尖角，若不能避免，则在尖角、细长铜箔或铜箔的边缘处补几个地过孔。 . t4 a6 f) w; a4 @- E* ]2 ?8 ^! d7 g
2.7 间距处理 射频线离相邻地平面边缘至少要有3W的宽度，且3W范围内不得有非接地过孔。 图11 间距
. e3 {& n' ~5 q7 T, `同层的射频线要作包地处理，并在地铜皮上加地过孔，孔间距应小于信号频率所对应波长(λ)的1／20，均匀排列整齐。包地铜皮边缘离射频线2W的宽度或3H的高度，H表示相邻介质层的总厚度。 3、腔体处理对整个RF电路，应把不同模块的射频单元用腔体隔离，特别是敏感电路和强烈辐射源之间，在大功率的多级放大器中，也应保证级与级之间的隔离。整个电路支流放置好后，就是对屏蔽腔的处理，屏蔽腔体的处理有以下注意事项： % l+ @/ ?; l. j4 j
整个屏蔽腔体尽量做成规则形状，便于铸模。对于每一个屏蔽腔尽量做成长方形，避免正方形的屏蔽腔。 ! [5 [8 j, `+ q- J* C
屏蔽腔的转角采用弧形，屏蔽金属腔体一般采用铸造成型，弧形的拐角便于铸造成型时候拔模。如图12所示。
$ k5 s8 V6 [9 n* ^- v# o- N# A图12 腔体 4 z8 E0 P! y$ e$ q$ n
屏蔽腔体的周边是密封的，接口的线引入腔体一般采用带状线或微带线，而腔体内部不同模块采用微带线，不同腔体相连处采用开槽处理，开槽的宽度为3mm，微带线走在正中间。 + E' g1 T! K& l
腔体的拐角放置3mm的金属化孔，用来固定屏蔽壳，在每支长的腔体上也要均匀放置同等的金属化孔，用来加固支撑作用。 : u! o$ R1 k! l! U u: V; ?8 n6 D. V
腔体一般做开窗处理，便于焊接屏蔽壳，腔体上一般厚2 mm以上，腔体上加2排开窗过孔屏，过孔相互错开，同一排过孔之间间距150MIL。 5 J% ]9 ? ^1 N+ k6 M% q0 _) G5 @5 E7 @
4、结束语射频电路PCB设计成败的关键在于如何减少电路辐射，从而提高抗干扰能力，但是在实际的布局与布线中一些问题的处理是相冲突的，因此如何寻求一个折中点，使整个射频电路的综合性能达到最优，是设计者必须要考虑的问题。所有这些都要求设计者具有一定的实践经验和工程设计能力，但是要具备这些能力，每一个设计者都不可能一蹴而就的，只有从其他人那里借鉴经验，加上自己的不停摸索和思考，才能不断进步。本文总结工作中的一些设计经验，有利于提高射频电路PCB的抗干扰能力，帮助射频电路设计初学者少走不必要的弯路。 声明：本公众号刊载文章由EDA365整理或原创，媒体转载原创文章请注明出处。如有侵权，请您联系我们，我们将尽快删除，谢谢！ ) `! p& \# s% m1 L" `1 R
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发表于 2021-1-14 10:47
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