射頻電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)最全匯總

　【3】射頻PCB設(shè)計(jì)的EMC規(guī)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(dá)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(dǎo)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(jié)合，緊固螺釘?shù)拈g距小于λ/20(依具體情 況而定)。

　　2.2 分組就近接地 按照電路的結(jié)構(gòu)分布和電流的大小將整個(gè)電路分為成相對獨(dú)立的幾組，各組電路就 近接地形成回路，要調(diào)整各組內(nèi)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(chǎn)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(shí)，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(gè)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(lián)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(qū)內(nèi)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(gè)接地過孔上(具體數(shù)量因 焊盤大小而異);

　　c) 接地線需要走一定的距離時(shí)，應(yīng)縮短走線長度，禁止超過λ/20，以防止天線效應(yīng) 導(dǎo)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(zhì)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(qiáng)烈輻射源電路要加屏蔽，但如果設(shè)計(jì)加工有難度時(shí)(如空間或成本限 制等)，可不加，但要做試驗(yàn)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(chǎn)生較大干擾， 反之，發(fā)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(qiáng)烈輻射源，對本振源要單獨(dú)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(qiáng)烈輻射源，信號很強(qiáng)，要屏蔽。

　　e) 數(shù)字信號處理電路：強(qiáng)烈輻射源，高速數(shù)字信號的陡峭的上下沿會對模擬的射頻信 號產(chǎn)生干擾。

　　f) 級聯(lián)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(nèi)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(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮頻率、功率、增益情況 決定是否加屏蔽板。

　　g) 級聯(lián)的濾波、開關(guān)、衰減電路：在同一個(gè)屏蔽腔內(nèi)，級聯(lián)濾波電路的帶外衰減、級 聯(lián)開關(guān)電路的隔離度、級聯(lián)衰減電路的衰減量必須小于 30-50dB。如果超過這個(gè)值， 必須在 PCB 板上焊接或安裝金屬屏蔽板，增加隔離度。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮頻率、功 率、增益情況決定是否加屏蔽板。

　　h) 收發(fā)單元混排時(shí)應(yīng)屏蔽。

　　i) 數(shù)?；炫艜r(shí)，對時(shí)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(dǎo)電性能材料，如銅板、銅箔、鋁板、鋁箔。鋼板或金屬鍍 層、導(dǎo)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(yīng)注意兩個(gè)基本要點(diǎn)，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(dǎo)電 連續(xù)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(qiáng)烈輻射源的電路可以設(shè)計(jì)一個(gè)在 PCB 上焊接的屏蔽腔，PCB 在 設(shè)計(jì)時(shí)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(cuò)開;

　　c) 同一排的過孔間距要小于λ/20;

　　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(shí)，要在屏蔽腔相應(yīng)位置開一個(gè)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(shè)計(jì)

　　5.1 金屬屏蔽腔的基本結(jié)構(gòu)

　　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(qiáng)屏蔽性能。射頻 PCB 需裝在屏蔽腔內(nèi)，要選擇合適的屏蔽腔尺寸，使其最低 諧振頻率遠(yuǎn)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(shè)計(jì)”。

　　5.1.2 屏蔽腔的高度一般為第一層介質(zhì)厚度 15-20 倍或以上，在屏蔽腔面積一定時(shí)，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 。

　　5.2 金屬屏蔽腔對 PCB 布局的工藝要求

　　5.2.1 屏蔽罩與 PCB 板接觸的罩體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮 PCB bottom 面的器件高度，特別是插 件器件引腳伸出的高度。

　　5.2.2 需考慮螺絲禁布區(qū)的大小，防止組裝時(shí)損壞表層線路或器件。射頻功放板由于結(jié) 構(gòu)尺寸的限制，其單板尺寸相對較小，故一般要求螺釘安裝空間(禁布區(qū))至少在安裝孔焊 盤外側(cè)。螺釘安裝空間見表 5

　　.5.2.3 金屬屏蔽罩自身成本和裝配成本很貴，并且外形不規(guī)則的金屬屏蔽罩在制造時(shí)很 難保證高精度和高平整性，又使元器件布局受到一些限制;金屬屏蔽罩不利于元器件更換和 故障定位。

　　5.2.4 盡可能保證屏蔽罩的完整非常重要，進(jìn)入金屬屏蔽罩的數(shù)字信號線應(yīng)該盡可能走 內(nèi)層，RF 信號線可以從金屬屏蔽罩底部的小缺口和地缺口處的布線層上走出去，不過缺口 處周圍要盡可能地多布一些地，不同層上的地可通過多個(gè)過孔連在一起。

　　5.2.5 為保證裝配和返修，金屬屏蔽罩周圍5mm范圍內(nèi)不能有超過其高度的器件，Chip 小器件到屏蔽罩的距離應(yīng)該2mm以上，其它器件距離要求3mm以上，并且放置朝向最好 符合方便維修方向。

　　5.2.6 金屬屏蔽罩內(nèi)部不能有超過其高度的器件，并且器件頂部到屏蔽罩面的距離要符 合安全規(guī)范要求。

　　5.2.7 需考慮 SMA 微帶插座與 PCB 板接觸時(shí)的高度匹配，否則焊接可靠性存在影響。 如圖29所示，設(shè)計(jì)時(shí)須考慮PCB板厚的公差(±10%)，金屬屏蔽腔的加工誤差(±0.05mm)。 建議 SMA 微帶插座與 PCB 板的高度間隙不超過 0.5mm，插座與焊盤不允許有明顯偏差。

　　5.2.8 由于功放板設(shè)計(jì)的特殊情況，容許 2 塊單板之間信號穿過屏蔽罩，并用飛線連接， 如圖

　　【4】射頻走線與地

　　舉個(gè)例子來說吧。我們將對多層電路板進(jìn)行射頻線仿真，為了更好的做出對比，將仿真的PCB分為表層鋪地前的和鋪地后的兩塊板分別進(jìn)行仿真對比;表層未鋪地的PCB文件如下圖1所示(兩種線寬):

　　圖1a：線寬0.1016 mm的射頻線(表層鋪地前)

　　圖1b：線寬0.35 mm的射頻線(表層鋪地前)

　　圖1：表層未鋪過地的PCB