rf pcb
佈線規則
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新一輪藍芽裝置、無繩**和蜂窩**需求高潮正促使中國電子工程師越來越關注rf電路設計技巧。rf電路板的設計是最令設計工程師感到頭疼的部分，如想一次獲得成功，仔細規劃和注重細節是必須加以高度重視的兩大關鍵設計規則。
射頻(rf)電路板設計由於在理論上還有很多不確定性，因此常被形容為一種「黑色藝術」，但這個觀點只有部分正確，rf電路板設計也有許多可以遵循的準則和不應該被忽視的法則。不過，
在實際設計時，真正實用的技巧是當這些準則和法則因各種設計約束而無法準確地實施時如何對它們進行折衷處理。
當然，有許多重要的rf設計課題值得討論，包括阻抗和阻抗匹配、絕緣層材料和層疊板以及波長和駐波
，不過，本文將集中**與rf電路板分割槽設計有關的各種問題。
今天的蜂窩**設計以各種方式將所有的東西整合在一起，這對rf電路板設計來說很不利。現在業界競爭非常激烈，
人人都在找辦法用最小的尺寸和最小的成本整合最多的功能。模擬、數字和rf電路都緊密地擠在一起，用來隔開各自問題區域的空間非常小，而且考慮到成本因素，電路板層數往往又減到最小。令人感到不可思議的是，多用途晶元可將多種功能整合在乙個非常小的裸片上，而且連線外界的引腳之間排列得又非常緊密，因此rf、if、模擬和數碼訊號非常靠近，但它們通常在電氣上是不相干的。電源分配可能對設計者來說是乙個噩夢，為了延長電池壽命，電路的不同部分是根據需要而分時工作的，並由軟體來控制轉換
。這意味著你可能需要為你的蜂窩**提供5到6種工作電源。 rf
布局概念
在設計rf布局時，有幾個總的原則必須優先加以滿足：
盡可能地把高功率rf放大器(hpa)和低噪音放大器(lna)隔離開來，簡單地說，就是讓高功率rf發射電路遠離低功率rf接收電路。
如果你的pcb板上有很多物理空間，那麼你可以很容易地做到這一點，但
通常元器件很多，pcb空間較小
，因而這通常是不可能的。
你可以把他們放在pcb板的兩面，或者讓它們交替工作，而不是同時工作
。高功率電路有時還可包括rf緩衝器和壓控制振盪器(vco)。 確保
pcb板上高功率區至少有一整塊地，最好上面沒有過孔，當然，銅皮越多越好
。稍後，我們將討論如何根據需要打破這個設計原則，以及如何避免由此而可能引起的問題。
晶元和電源去耦同樣也極為重要
，稍後將討論實現這個原則的幾種方法。 rf
輸出通常需要遠離rf輸入
，稍後我們將進行詳細討論。
敏感的模擬訊號應該盡可能遠離高速數碼訊號和rf訊號。
如何進行分割槽？
設計分割槽可以分解為物理分割槽和電氣分割槽。物理分割槽主要涉及元器件布局、朝向和遮蔽等問題；電氣分割槽可以繼續分解為電源分配、rf走線、敏感電路和訊號以及接地等的分割槽。
首先我們討論物理分割槽問題。
元器件布局是實現乙個優秀rf設計的關鍵，最有效的技術是首先固定位於rf路徑上的元器件，並調整其朝向以將rf路徑的長度減到最小，使輸入遠離輸出，並盡可能遠地分離高功率電路和低功率電路。
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，並盡可能將rf線走在表層上。將rf路徑上的過孔尺寸減到最小不僅可以減少路徑電感，而且還可以減少主地上的虛焊點，並可減少rf能量洩漏到層疊板內其他區域的機會。
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訊號相互干擾，因此必須小心地將這一影響減到最小。rf與if走線應盡可能走十字交叉，並盡可能在它們之間隔一塊地。正確的rf路徑對整塊pcb板的效能而言非常重要，這也就是為什麼元器件布局通常在蜂窩**pcb板設計中佔大部分時間的原因。
在蜂窩**pcb板上，通常可以將低噪音放大器電路放在pcb板的某一面，而高功率放大器放在另一面，並最終通過雙工器把它們在同一面上連線到rf端和基帶處理器端的天線上。需要一些技巧來確保直通過孔不會把rf能量從板的一面傳遞到另一面，常用的技術是在兩面都使用盲孔。可以通過將直通過孔安排在pcb板兩面都不受rf干擾的區域來將直通過孔的不利影響減到最小。
有時不太可能在多個電路塊之間保證足夠的隔離，在這種情況下就必須考慮採用金屬遮蔽罩將射頻能量遮蔽在rf區域內
，但金屬遮蔽罩也存在問題，例如：自身成本和裝配成本都很貴；
外形不規則的金屬遮蔽罩在製造時很難保證高精度，長方形或正方形金屬遮蔽罩又使元器件布局受到一些限制；金屬遮蔽罩不利於元器件更換和故障定位；由於金屬遮蔽罩必須焊在地上，必須與元器件保持乙個適當距離，因此需要占用寶貴的pcb板空間。
盡可能保證遮蔽罩的完整非常重要，
進入金屬遮蔽罩的數字訊號線應該盡可能走內層，而且最好走線層的下面一層pcb是地層。rf
訊號線可以從金屬遮蔽罩底部的小缺口和地缺口處的佈線層上走出去，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過孔連在一起。儘管有以上的問題，但是金屬遮蔽罩非常有效，而且常常還是隔離關鍵電路的唯一解決方案。
此外，恰當和有效的晶元電源去耦也非常重要。
許多整合了線性線路的rf晶元對電源的噪音非常敏感，通常每個晶元都需要採用高達四個電容和乙個隔離電感來確保濾除所有的電源噪音
(見圖1)。
最小電容值通常取決於其自諧振頻率和低引腳電感，c4的值就是據此選擇的。c3
和c2的值由於其自身引腳電感的關係而相對較大一些，從而rf去耦效果要差一些，不過它們較適合於濾除較低頻率的雜訊訊號
。電感l1使rf訊號無法從電源線耦合到晶元中
。記住：
所有的走線都是一條潛在的既可接收也可發射rf訊號的天線，另外將感應的射頻訊號與關鍵線路隔離開也很必要。
這些去耦元件的物理位置通常也很關鍵
，圖2表示了一種典型的布局方法。這幾個
重要元件的布局原則是：c4要盡可能靠近ic引腳並接地，c3必須最靠近c4，c2必須最靠近c3，而且ic引腳與c4的連線走線要盡可能短，這幾個元件的接地端(尤其是c4)通常應當通過下一地層與晶元的接地引腳相連。
將元件與地層相連的過孔應該盡可能靠近pcb板上元件焊盤，最好是使用打在焊盤上的盲孔以將連線線電感減到最小，電感應該靠近c1。
一塊積體電路或放大器常常帶有乙個開漏極輸出，因此需要乙個上拉電感來提供乙個高阻抗rf負載和乙個低阻抗直流電源，同樣的原則也適用於對這一電感端的電源進行去耦。有些晶元需要多個電源才能工作，因此你可能需要兩到三套電容和電感來分別對它們進行去耦處理，如果該晶元周圍沒有足夠空間的話，那麼可能會遇到一些麻煩。
記住電感極少並行靠在一起，因為這將形成乙個空芯變壓器並相互感應產生干擾訊號，因此它們之間的距離至少要相當於其中乙個器件的高度，或者成直角排列以將其互感減到最小。
電氣分割槽原則大體上與物理分割槽相同，但還包含一些其它因素。
現代蜂窩**的某些部分採用不同工作電壓，並借助軟體對其進行控制，以延長電池工作壽命。這意味著蜂窩**需要執行多種電源，而這給隔離帶來了更多的問題
。電源通常從聯結器引入，並立即進行去耦處理以濾除任何來自線路板外部的雜訊，然後再經過一組開關或穩壓器之後對其進行分配。
蜂窩**裡大多數電路的直流電流都相當小，因此走線寬度 通常不是問題，不過，
必須為高功率放大器的電源單獨走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，需要採用多個過孔來將電流從某一層傳遞到另一層。此外，如果不能在高功率放大器的電源引腳端對它進行充分的去耦，那麼高功率雜訊將會輻射到整塊板上，並帶來各種各樣的問題。高功率放 大器的接地相當關鍵，並經常需要為其設計乙個金屬遮蔽罩。
在大多數情況下，同樣關鍵的是確保rf輸出遠離rf輸入。這也適用於放大器、緩衝器和濾波器。
在最壞情況下，如果放大器和緩衝器的輸出以適當的相位和振幅反饋到它們的輸入端，那麼它們就有可能產生自激振盪。在最好情況下，它們將能在任何溫度和電壓條件下穩定地工作。實際上，它們可能會變得不穩定，並將噪音和互調訊號新增到rf訊號上。
如果射頻訊號線不得不從濾波器的輸入端繞回輸出端，這可能會嚴重損害濾波器的帶通特性。為了使輸入和輸出得到良好的隔離，首先必須在濾波器周圍布一圈地，其次濾波器下層區域也要布一塊地，並與圍繞濾波器的主地連線起來。把需要穿過濾波器的訊號線盡可能遠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，否則你可能會在不知不覺之中引入一條 你不希望發生的耦合通道。
圖3詳細說明了這一接地辦法。
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PCB佈線規則
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