手機功能的增加對pcb板的設計要求更高,伴隨著一輪藍芽裝置、蜂窩**和3g時代來臨,使得工程師越來越關注rf電路的設計技巧。
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，所以這些對手機的emc、emi影響都很大，下面就對手機pcb板的在設計rf布局時必須滿足的條件加以總結：
1 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。手機功能比較多、元器件很多，但是pcb空間較小，同時考慮到佈線的設計過程限定最高，所有的這一些對設計技巧的要求就比較高。這時候可能需要設計四層到六層pcb了，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。敏感的模擬訊號應該盡可能遠離高速數碼訊號和rf訊號。
2 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。
3.2.1 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。
3.2.2 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手機pcb板設計中佔大部分時間的原因。在手機pcb板設計上，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，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。
3.2.3 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。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，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。
3.2.4 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。手機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。這意味著手機需要執行多種電源，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。手機pcb板上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，否則會在引入一條耦合通道。有時可以選擇走單端或平衡rf訊號線，有關交叉干擾和emc/emi的原則在這裡同樣適用。平衡rf訊號線如果走線正確的話，可以減少雜訊和交叉干擾，但是它們的阻抗通常比較高，而且要保持乙個合理的線寬以得到乙個匹配訊號源、走線和負載的阻抗，實際佈線可能會有一些困難。緩衝器可以用來提高隔離效果，因為它可把同乙個訊號分為兩個部分，並用於驅動不同的電路，特別是本振可能需要緩衝器來驅動多個混頻器。當混頻器在rf頻率處到達共模隔離狀態時，它將無法正常工作。緩衝器可以很好地隔離不同頻率處的阻抗變化，從而電路之間不會相互干擾。緩衝器對設計的幫助很大，它們可以緊跟在需要被驅動電路的後面，從而使高功率輸出走線非常短，由於緩衝器的輸入訊號電平比較低，因此它們不易對板上的其它電路造成干擾。壓控振盪器(vco)可將變化的電壓轉換為變化的頻率，這一特性被用於高速頻道切換，但它們同樣也將控制電壓上的微量雜訊轉換為微小的頻率變化，而這就給rf訊號增加了雜訊。
3.2.5 要保證不增加雜訊必須從以下幾個方面考慮：首先，控制線的期望頻寬範圍可能從dc直到2mhz，而通過濾波來去掉這麼寬頻帶的雜訊幾乎是不可能的；其次，vco控制線通常是乙個控制頻率的反饋迴路的一部分，它在很多地方都有可能引入雜訊，因此必須非常小心處理vco控制線。要確保rf走線下層的地是實心的，而且所有的元器件都牢固地連到主地上，並與其它可能帶來雜訊的走線隔離開來。此外，要確保vco的電源已得到充分去耦，由於vco的rf輸出往往是乙個相對較高的電平，vco輸出訊號很容易干擾其它電路，因此必須對vco加以特別注意。事實上，vco往往布放在rf區域的末端，有時它還需要乙個金屬遮蔽罩。諧振電路(乙個用於發射機，另乙個用於接收機)與vco有關，但也有它自己的特點。簡單地講，諧振電路是乙個帶有容性二極體的並行諧振電路，它有助於設定vco工作頻率和將語音或資料調製到rf訊號上。所有vco的設計原則同樣適用於諧振電路。由於諧振電路含有數量相當多的元器件、板上分布區域較寬以及通常執行在乙個很高的rf頻率下，因此諧振電路通常對雜訊非常敏感。訊號通常排列在晶元的相鄰腳上，但這些訊號引腳又需要與相對較大的電感和電容配合才能工作，這反過來要求這些電感和電容的位置必須靠得很近，並連回到乙個對雜訊很敏感的控制環路上。要做到這點是不容易的。
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