RF電路設(shè)計中降低寄生信號的八大途徑

　　RF電路板設(shè)計最重要的是不該有信號的地方要隔離信號，而該有信號的地方一定要獲得信號。這就要求我們有意識地采取措施，確保信號隔離于其路徑適當(dāng)?shù)牟课?。音調(diào)、信號、時鐘及其在電路板上任何地方生成的所有諧波都可能作為寄生信號混入輸出信號，甚至可能會進入混頻器和轉(zhuǎn)換器進而被轉(zhuǎn)換、反映并混淆為寄生信號。傳輸掩模(Transmit mask)要求表明即便最微小的寄生信號也會阻礙產(chǎn)品的發(fā)布。

　　寬帶器件支持軟件定義無線電(SDR)的這一當(dāng)前趨勢將進一步強調(diào)降低寄生信號的重要性。由于可部署統(tǒng)一信號平臺設(shè)計來滿足多種頻帶需求，因此插入式RF模塊可替代其中較多信號可能會相互干擾的較大電路板。包括大多數(shù)RF廠商評估板在內(nèi)的小型插入式RF模塊可以實現(xiàn)完全隔離，并具備優(yōu)異的寄生信號性能，但需要使用特殊設(shè)計方法。種種通孔、頂層布線、專用接地層等布局技術(shù)雖然能夠充分滿足小型RF電路板的需求，但可擴展性較差。

　　RF布局要想降低寄生信號，就需要RF工程師發(fā)揮創(chuàng)造性，因為布局工具針對大規(guī)模布局進行了優(yōu)化，但不一定適合電磁分析。布局和電路板評測過程中通常采用基本規(guī)則，但真正的測試是在電路板原型設(shè)計已經(jīng)完成并在實驗室中進行評估的時候。電源電平與線性等基本電路板功能檢測完成之后，評估寄生信號性能將成為重點。在這一末期工作階段，寄生信號需要RF工程師發(fā)揮創(chuàng)造性，確定寄生信號的根源并找到解決辦法。但是，這種調(diào)試時間幾乎不可能預(yù)測和安排，而且解決問題往往還需要使電路板運行起來，這將會造成項目延誤，增加成本。

　　大多數(shù)RF工程師依據(jù)一些簡單原理得出的基本規(guī)則可用于布局評測工作。記住以下這八條規(guī)則，不但有助于加速產(chǎn)品上市進程，而且還可提高工作日程的可預(yù)見性。

　　規(guī)則1：接地通孔應(yīng)位于接地參考層開關(guān)處

　　流經(jīng)所布線路的所有電流都有相等的回流。耦合策略固然很多，不過回流通常流經(jīng)相鄰的接地層或與信號線路并行布置的接地。在參考層繼續(xù)時，所有耦合都僅限于傳輸線路，一切都非常正常。不過，如果信號線路從頂層切換至內(nèi)部或底層時，回流也必須獲得路徑。

　　圖1就是一個實例。頂層信號線路電流下面緊挨著就是回流。當(dāng)它轉(zhuǎn)移到底層時，回流就通過附近的通孔。不過，如果附近沒有用于回流的通孔時，回流就要通過最近可用的接地通孔。更遠的距離會產(chǎn)生電流環(huán)路，形成電感器。如果這種不必要的電流路徑偏移，碰巧又同另一條線路交叉，那么干擾就會更嚴(yán)重。這種電流環(huán)路其實相當(dāng)于形成了一個天線!　　

圖1：信號電流從器件引腳經(jīng)過通孔流到較低層?；亓髟诒黄攘飨蜃罱赘淖冎敛煌瑓⒖紝又拔挥谛盘栔?。

　　接地參考是最佳策略，但高速線路有時候可布置在內(nèi)部層上。接地參考層上下都放置非常困難，半導(dǎo)體廠商可能會受到引腳限制，把電源線安放在高速線路旁邊。參考電流要是需要在非DC耦合的各層或各網(wǎng)之間切換，應(yīng)緊挨著開關(guān)點安放去耦電容。

　　規(guī)則2：將器件焊盤與頂層接地連接起來

　　許多器件在器件封裝底部都采用散熱接地焊盤。在RF器件上，這些通常都是電氣接地，而相鄰焊盤點有接地通孔陣列?？蓪⑵骷副P直接連接至接地引腳，并通過頂層接地連接至任何灌銅。如有多個路徑，回流會按路徑阻抗比例拆分。通過焊盤進行接地連接相對于引腳接地而言，路徑更短、阻抗更低。

　　電路板與器件焊盤之間良好的電氣連接至關(guān)重要。裝配時，電路板通孔陣列中的未填充通孔也可能會抽走器件的焊膏，留下空隙。填滿通孔是保證焊接到位的好辦法。在評測中，還要打開焊接掩模層確認(rèn)沒有焊接掩模在器件下方的電路板接地上，因為焊接掩模可能會抬高器件或使其搖擺。

　　規(guī)則3：無參考層間隙

　　器件周邊到處都是通孔。電源網(wǎng)分解成本地去耦，然后降至電源層，通常提供多個通孔以最大限度減少電感，提高載流容量，同時控制總線可降至內(nèi)層。所有這些分解最終都會在器件附近完全被鉗住。

　　每個這些通孔都會在內(nèi)接地層上產(chǎn)生大于通孔直徑自身的禁入?yún)^(qū)，提供制造空隙。這些禁入?yún)^(qū)很容易在回流路徑上造成中斷。一些通孔彼此靠近則會形成接地層溝，頂層CAD視圖看不見，這將導(dǎo)致情況進一步復(fù)雜化。圖2兩個電源層通孔的接地層空隙可產(chǎn)生重疊的禁入?yún)^(qū)，并在返回路徑上造成中斷。回流只能轉(zhuǎn)道繞過接地層禁入?yún)^(qū)，形成現(xiàn)在常見的發(fā)射感應(yīng)路徑問題。

圖2：通孔周圍接地層的禁入?yún)^(qū)可能重疊，迫使回流遠離信號路徑。即便沒有重疊，禁入?yún)^(qū)也會在接地層形成鼠咬阻抗中斷。