射频电路设计要点.pdf

【1】射频电路中元器件封装的注意事项 成功的 RF 设计必须仔细注意整个设计过程中每个步骤及每个细节，这意味着 必须在设计开始阶段就要进行彻底的、仔细的规划，并对每个设计步骤的进展 进行全面持续的评估。而这种细致的设计技巧正是国内大多数电子企业文化所 欠缺的。 近几年来，由于蓝牙设备、无线局域网络(WLAN)设备，和移动电话的需求与成 长，促使业者越来越关注 RF 电路设计的技巧。从过去到现在，RF 电路板设计 如同电磁干扰(EMI)问题一样，一直是工程师们最难掌控的部份，甚至是梦魇。 若想要一次就设计成功，必须事先仔细规划和注重细节才能奏效。 射频(RF) 电路板设计由于在理论上还有很多不确定性，因此常被形容为一种 「黑色艺术」(black art) 。但这只是一种以偏盖全的观点，RF 电路板设计还是 有许多可以遵循的法则。不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些法则 因各种限制而无法实施时，如何对它们进行折衷处理。重要的 RF 设计课题包 括：阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板、波长和谐波...等。 该视频是描述了射频电路中，新建电路元器件封装大小的注意事项。 在 WiFi 产品的开发过程中，射频电路的布线（RF Circuit Layout Guide）是 极为关键的一个过程。很多时候，我们可能在原理上已经设计的很完善，但是 在实际的制板，上件过后发现很不理想，实际上这些都是布线（Layout）做的 不够完善的原因。本文将以一个无线网卡的布线实例及本人的一点工作经验为 大家讲解一下射频电路在布线中应该注意的一些问题。 电路板的叠构（PCB Stack Up） 在进行布线之前，我们首先要确定电路板的叠构，就像盖房子要先有房子的墙 壁。电路板的叠构的确定与电路设计的复杂度，电磁兼容的考虑等很多因素有 关。下图给出了四层板，六层板和八层板的常用叠构方式。 在无线网卡的 PCB 叠构中，基本上不会出现单面板的情况，所以本文也不会对 单面板的情况加以讨论。 两层板设计中应该注意的问题。 在四层板的设计中，我们一般会将第二层作为完整的地平面，同时，也会把重 要的信号线走在顶层（当然包括射频走线），以便于很好的控制阻抗。在六层 板或者更多层板的设计中，我们同样会将第二层作为完整的地平面，然后在顶 层走最重要的信号线。 PS：可以使用 Polar 计算单端阻抗与阻抗等，有些 Layout 软件自身就集成了 阻抗计算器，如Allegro 。 阻抗控制 在我们进行原理设计与仿真之后，在 Layout 中很值得注意的一件事情就是阻抗 控制。众所周知，我们应该尽量保证走线的特征是 50 欧姆，这主要和线宽有 关，在本实例中，是两层半，在 Polar 中采用Surface Coplanar Line 模型进行 阻抗的计算，我们可以得到一组比较理想的值：Height(H)=39.6mil, Track(W)=30mil, Track(W1)=30mil,Thickness=1OZ=1.4mil, Separation(S)=7mil, Dielectric(Er)=4.2，对应的特征阻抗是 52.14 欧姆，符合 要求。如下图中高亮的线就是这样的一条射频走线。 射频元器件的摆放 相信做过射频设计的人都应该知道，我们应该尽可能的使走线的长度较短，元 器件摆放的越紧凑越好（特殊要求除外），同时，也会尽可能的保证元器件的 摆放对布线很有利（不要使走线绕来绕去的）。如下图，是射频功率放大器 （PA，Power Amplifier）的周围器件的摆放，我们看到，元器件之间的距离很 小。 射频走线应该注意的问题 如前所述，射频走线的长度要尽量短，线宽严格按照计算好的值去设定。在走 线是尤其要注意的是，射频走线中不要有任何带有尖状的折点，在走线的转折 处，最好要用弧线来实现，如下图 其次，在多层板的走线中，有可能重要的射频线要产生不可避免的交叉，这时 我们就要使用我们最不想使用的东西：过孔。这样，会有部分射频信号线走到 底层甚至中间层，但无论是哪一层，射频走线一定会有参考平面，这时一个值 得注意的问题就是不要跨层，或者说不要使地平面不连续。 过孔的放置 过孔的放置真的是一件比较复杂的事情，本文只讨论那种接地的过孔。 首先，射频走线的旁边的地线最好能通过过孔打穿，接到底层或者中间层的地 平面上，这样可以是任何干扰信号或者辐射有最短的到地的通路，但是，过孔 与射频信号线的距离又不能太近，否则会严重影响射频信号质量，在实际的设 计过程中可灵活把握，如下图，我们看到，高亮的信号线两层分布着很多过 孔。 其次，在面积较大的地