射頻集成電路設(shè)計中常見問題與方案解析

　　物理分區(qū)和電氣分區(qū)設(shè)計原則

　　設(shè)計分區(qū)可以分解為物理分區(qū)和電氣分區(qū)。物理分區(qū)主要涉及元器件布局、方向和屏蔽等; 電氣分區(qū)可以繼續(xù)分解為電源分配、RF走線、敏感電路和信號以及接地等的分區(qū)。

　　物理分區(qū)原則

　　(1)元器件位置布局原則。元器件布局是實現(xiàn)一個優(yōu)秀RF設(shè)計的關(guān)鍵，最有效的技術(shù)是首先固定位于RF路徑上的元器件并調(diào)整其方向，以便將RF路徑的長度減到最小，使輸入遠(yuǎn)離輸出，并盡可能遠(yuǎn)地分離高功率電路和低功率電路。

　　(2)PCB堆疊設(shè)計原則。最有效的電路板堆疊方法是將主接地面(主地)安排在表層下的第二層，并盡可能將RF線布置在表層上。將RF路徑上的過孔尺寸減到最小，這不僅可以減少路徑電感， 而且還可以減少主地上的虛焊點， 并可減少RF能量泄漏到層疊板內(nèi)其他區(qū)域的機(jī)會。

　　(3)射頻器件及其RF布線布局原則。在物理空間上，像多級放大器這樣的線性電路通常足以將多個RF區(qū)之間相互隔離開來，但是雙工器、混頻器和中頻放大器/ 混頻器總是有多個RF/IF 信號相互干擾，因此必須小心地將這一影響減到最小。RF與IF跡線應(yīng)盡可能十字交叉，并盡可能在它們之間隔一塊地。正確的RF路徑對整塊PCB的性能非常重要，這就是元器件布局通常在蜂窩電話PCB設(shè)計中占大部分時間的原因。

　　(4) 降低高/低功率器件干擾耦合的設(shè)計原則。在蜂窩電話PCB上，通常可以將低噪音放大器電路放在PCB的某一面，而將高功率放大器放在另一面，并最終通過雙工器把它們在同一面上連接到RF端和基帶處理器端的天線上。要用技巧來確保通孔不會把RF能量從板的一面?zhèn)鬟f到另一面，常用的技術(shù)是在二面都使用盲孔?？梢酝ㄟ^將通孔安排在PCB板二面都不受RF干擾的區(qū)域來將通孔的不利影響減到最小。

　　電氣分區(qū)原則

　　(1) 功率傳輸原則。蜂窩電話中大多數(shù)電路的直流電流都相當(dāng)小，因此，布線寬度通常不是問題。不過，必須為高功率放大器的電源單獨設(shè)定一條盡可能寬的大電流線，以將傳輸壓降減到最低。為了避免太多電流損耗，需要采用多個通孔來將電流從某一層傳遞到另一層。

　　(2)高功率器件的電源去耦。如果不能在高功率放大器的電源引腳端對它進(jìn)行充分的去耦，那么高功率噪聲將會輻射到整塊板上，并帶來多種的問題。高功率放大器的接地相當(dāng)關(guān)鍵，經(jīng)常需要為其設(shè)計一個金屬屏蔽罩。

　　(3)RF輸入/輸出隔離原則。在大多數(shù)情況下，同樣關(guān)鍵的是確保RF 輸出遠(yuǎn)離RF 輸入。這也適用于放大器、緩沖器和濾波器。在最壞情況下，如果放大器和緩沖器的輸出以適當(dāng)?shù)南辔缓驼穹答伒剿鼈兊妮斎攵?，那么它們就有可能產(chǎn)生自激振蕩。在最好情況下，它們將能在任何溫度和電壓條件下穩(wěn)定地工作。實際上，它們可能會變得不穩(wěn)定，并將噪音和互調(diào)信號添加到RF 信號上。

　　(4)濾波器輸入/輸出隔離原則。如果射頻信號線不得不從濾波器的輸入端繞回輸出端，那么，這可能會嚴(yán)重?fù)p害濾波器的帶通特性。為了使輸入和輸出良好地隔離，首先必須在濾波器周圍布置一圈地，其次濾波器下層區(qū)域也要布置一塊地，并與圍繞濾波器的主地連接起來。把需要穿過濾波器的信號線盡可能遠(yuǎn)離濾波器引腳也是個好方法。此外，整塊板上各個地方的接地都要十分小心，否則可能會在不知覺之中引入一條不希望發(fā)生的耦合通道。

　　(5)數(shù)字電路和模擬電路隔離。在所有PCB設(shè)計中，盡可能將數(shù)字電路遠(yuǎn)離模擬電路是一條總的原則，它同樣適用于RF PCB設(shè)計。公共模擬地和用于屏蔽和隔開信號線的地通常是同等重要的，由于疏忽而引起的設(shè)計更改將可能導(dǎo)致即將完成的設(shè)計又必須推倒重來。同樣應(yīng)使RF線路遠(yuǎn)離模擬線路和一些很關(guān)鍵的數(shù)字信號，所有的RF走線、焊盤和元件周圍應(yīng)盡可能多地填接地銅皮，并盡可能與主地相連。如果RF 走線必須穿過信號線，那么盡量在它們之間沿著RF 走線布置一層與主地相連的地。如果不可能，一定要保證它們是十字交叉的，這可將容性耦合減到最小，同時盡可能在每根RF走線周圍多布一些地，并把它們連到主地。此外，將并行RF走線之間的距離減到最小可使感性耦合減到最小。