射頻電路(PCB)設(shè)計技巧

設(shè)計一個完美的射頻電路PCB，防止并抑制電磁干擾、提高電磁兼容性是一個非常重要的課題。同一電路，不同的PCB設(shè)計結(jié)構(gòu)，其性能會相差很大，本文針對RF電路的PCB的設(shè)計（包括元件布局、布線與接地等技巧）作分析說明。

1、元件布局

元器件應(yīng)盡可能同一方向排列，通過選擇PCB進(jìn)入熔錫系統(tǒng)的方向來減少甚至避免焊接不良的現(xiàn)象。

1.1、把PCB劃分成數(shù)字區(qū)和模擬區(qū)

任何PCB設(shè)計的第一步當(dāng)然是選擇每個元件的PCB擺放位。我們把這一步稱為“布板考慮”。合理的元件布局可以減少信號互連、地線分割、噪音耦合以及占用電路板的面積。電磁兼容性要求每個電路模塊PCB設(shè)計時盡量不產(chǎn)生電磁輻射，并且具有一定的抗電磁干擾能力，元器件的布局還直接影響到電路本身的干擾及抗干擾能力，直接影響到電路的性能。因此，在進(jìn)行RF電路PCB設(shè)計時還須考慮如何減小各部分電路之間相互干擾、如何減小電路本身對其它電路的干擾以及電路本身的抗干擾能力。RF電路效果的優(yōu)劣不僅取決于其本身的性能，還很大程度上取決于與處理器間的相互影響。RF電路包含數(shù)字和模擬電路，為防止數(shù)字噪聲對敏感的模擬電路干擾，應(yīng)將二者分隔開，把PCB劃分成數(shù)字區(qū)和模擬區(qū)有助于改善此類電路性能，很重要。

1.2、需要防止RF噪聲耦合

設(shè)計中需要需要防止RF噪聲耦合，在將PCB劃分成模擬和數(shù)字后，需要考慮模擬部分的元件布局。元件布局要使信號的路徑最短，所有輸入引線對RF信號來說都是一個天線，縮短引線長度有助于降低天線輻射效應(yīng)。

2、元件布局應(yīng)注意的問題

認(rèn)真分析電路結(jié)構(gòu)。對電路進(jìn)行分塊處理（如高頻放大電路、混頻電路及解調(diào)電路等），盡可能將強電信號和弱電信號分開，在將數(shù)字電路和模擬電路分開后，應(yīng)注意將完成同一功能的電路盡量安排在一定范圍內(nèi)，減小信號環(huán)路面積。各部分電路的濾波網(wǎng)絡(luò)必須就近連接，這樣不僅可以減小輻射，還能減少被干擾的機率及提高電路的抗干擾能力。

根據(jù)單元電路在使用中對電磁兼容性敏感程度不同進(jìn)行分組。對電路中易受干擾部分的元器件，在布局時應(yīng)盡量避開干擾源（比如MCU等）。

3、布線原則與技巧

3.1、布線的基本原則

盡量選用低密度布線設(shè)計，信號走線盡量粗細(xì)一致，有利于阻抗匹配。對于RF電路，信號線的走向、寬度、線間距的不合理設(shè)計，可能造成信號傳輸線之間的交叉干擾。電源走線盡量短而寬，如果使用長而細(xì)的電源走線，會增大電源紋波。與短而寬的引線相比，又長又細(xì)的引線阻抗較大，引線阻抗產(chǎn)生的電流變化會轉(zhuǎn)變成電壓變化、饋送到器件內(nèi)部。為了優(yōu)化性能，放大器電源應(yīng)使用盡可能短的引線。

3.2、布線技巧

布線時，所有走線應(yīng)遠(yuǎn)離PCB板的邊框（2mm左右），以免PCB板制作時造成斷線或有斷線的隱患。電源線要盡可能寬，以減少環(huán)路電阻，同時，使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，以提高抗干擾能力。信號線應(yīng)盡可能短，并盡量減少過孔數(shù)日。各元器件間的連線越短越好，以減少分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。對于不相容的信號線應(yīng)盡量相互遠(yuǎn)離，避免平行走線，正反兩面的信號線應(yīng)互相垂直，布線時拐角135°角為宜．避免拐直角。

4、接地

在射頻電路PCB設(shè)計中，電源線和地線的正確布線顯得尤其重要，合理的設(shè)計是克服電磁干擾的最重要手段。PCB上很多干擾源是通過電源和地線產(chǎn)生的，地線引起的噪聲干擾最大，地線容易形成電磁干擾的主要原因于地線存在阻抗。當(dāng)有電流流過地線時，會在其上產(chǎn)生電壓，從而產(chǎn)生地線環(huán)路電流，形成地線的環(huán)路干擾。當(dāng)多個電路共用一段地線時，就會形成公共阻抗耦合，從而產(chǎn)生所謂的地線噪聲。

RF電路地線布線時應(yīng)做到：

4.1對電路進(jìn)行分塊處理，射頻電路基本上可分成高頻放大、混頻、解

調(diào)、本振等部分，要為各個電路模塊提供一個公共電位參考點，即各模

塊電路各自的地線。然后匯總于射頻電路接入地線的地方，即匯總于總

地線。由于只存在一個參考點，就沒有公共阻抗耦合存在，從而也就沒

有相互干擾問題。

4.2數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)盡可能地線進(jìn)行隔離，并且數(shù)字地與模擬地要分離，

最后接于電源地。在空間允許的情況下，各模塊之間最好能以地線進(jìn)行

隔離，防止相互之間的信號耦合效應(yīng)。系統(tǒng)中接地有兩個重要考慮：首先

它是流過器件的電流返回路徑，其次是數(shù)字和模擬電路的參考電位。

4.3為數(shù)字電路建立一個連續(xù)的地平面。地層的數(shù)字電流通過信號路徑

返回，該環(huán)路的面積應(yīng)保持最小，以降低天線效應(yīng)和寄生電感。確保所

有數(shù)字信號引線有對應(yīng)的接地通路，這一層應(yīng)該與數(shù)字信號引線覆蓋相

同的面積，具有盡可能少的斷點。地層的斷點，包括過孔，會使地電流

流過更大的環(huán)路，因而產(chǎn)生更大的輻射和噪聲。

4.4保證地電流隔離。數(shù)字電路和模擬電路的地電流要保持隔離，以阻

止數(shù)字電流對模擬電路的干擾。為了達(dá)到這一目標(biāo)，需要正確排列元件。

如果把模擬電路布置在PCB的一個區(qū)域，數(shù)字電路布置在另一區(qū)域，地

電流會自然隔離開。最好使模擬電路有獨立的PCB分層。

4.5模擬電路采用星形接地。星形接地是將PCB的一點看作公共接地點，

而且只有這一點被當(dāng)作地電位，比如手機，電池地通常被作為星形接地

點，流入地平面的電流不會自動消失，所有都將匯入到這個接地點。

4.6最大化旁路電容作用。有的器件需要一個旁路電容，以提供電源不能

提供的瞬態(tài)電流。這些電容需盡可能靠近電源引腳放置，以減少電容和

器件引腳之間的寄生電感，電感會降低旁路電容的作用。