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RF PCB的十條標(biāo)準(zhǔn)

發(fā)布時(shí)間：2014-09-17 02:41:09 分類：資料中心

1）小功率的RF的PCB設(shè)計(jì)中，主要使用標(biāo)準(zhǔn) 的FR4材料（絕緣特性好、材質(zhì)均勻、介電常數(shù)ε=4，10%）。主要使用4層~6層板，在成本非常敏感的情況下可以使用厚度在1mm以下的雙面板，要保證反面是一個(gè)完整的地層，同時(shí)由于雙面板的厚度在1mm以上，使得地層和信號(hào)層之間的FR4介質(zhì)較厚，為了使得RF信號(hào)線阻抗達(dá)到50歐，往往信號(hào)走線的寬度在2mm左右，使得板子的空間分布很難控制。對(duì)于四層板，一般情況下頂層只走RF信號(hào)線，二層是完整的地，三層是電源，底層一般走控制RF器件狀態(tài)的數(shù)字信號(hào)線（比如設(shè)定ADF4360系列PLL的clk、data、LE信號(hào)線。）三層的電源好不要做成一個(gè)連續(xù)的平面，而是讓各個(gè)RF器件的電源走線呈星型分布，后接于一點(diǎn)。三層RF器件的電源走線不要和底層的數(shù)字線有交叉。

2）對(duì)于一個(gè)混合信號(hào)的PCB，RF部分和模擬部分應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離數(shù)字?jǐn)?shù)字部分（這個(gè)距離通常在2cm以上，至少保證1cm），數(shù)字部分的接地應(yīng)當(dāng)與RF部分分隔開(kāi)。嚴(yán)禁使用開(kāi)關(guān)電源直接給RF部分供電。主要在于開(kāi)關(guān)電源的紋波會(huì)將RF部分的信號(hào)調(diào)制。這種調(diào)制往往會(huì)嚴(yán)重破壞射頻信號(hào)，導(dǎo)致致命的結(jié)果。通常情況下，對(duì)于開(kāi)關(guān)電源的輸出，可以經(jīng)過(guò)大的扼流圈，以及π濾波器，再經(jīng)過(guò)線性穩(wěn)壓的低噪音LDO（Micrel的MIC5207、MIC5265系列，對(duì)于高電壓，大功率的RF電路，可以考慮使用 LM1085、LM1083等）得到供給RF電路的電源。

3）RF的PCB中，各個(gè)元件應(yīng)當(dāng)緊密的排布，確保各個(gè)元件之間的連線短。對(duì)于ADF4360-7的電路，在pin-9、pin-10引腳上的VCO電感與ADF4360芯片間的距離要盡可能的短，保證電感與芯片間的連線帶來(lái)的分布串聯(lián)電感小。對(duì)于板子上的各個(gè)RF器件的地（GND）引腳，包括電阻、電容、電感與地（GND）相接的引腳，應(yīng)當(dāng)在離引腳盡可能近的地方打過(guò)孔與地層（二層）連通。

4）在選擇在高頻環(huán)境下工作元器件時(shí)，盡可能使用表貼器件。這是因?yàn)楸碣N元件一般體積小，元件的引腳很短。這樣可以盡可能減少元件引腳和元件內(nèi)部走線帶來(lái)的附加參數(shù)的影響。尤其是分立的電阻、電容、電感元件，使用較小的封裝（0603/0402）對(duì)提高電路的穩(wěn)定性、一致性是非常有幫助的；

5）在高頻環(huán)境下工作的有源器件，往往有一個(gè)以上的電源引腳，這個(gè)時(shí)候一定要注意在每個(gè)電源的引腳附近（1mm左右）設(shè)置單獨(dú)的去偶電容，容值在100nF左右。在電路板空間允許的情況下，建議每個(gè)引腳使用兩個(gè)去偶電容，容值分別為1nF和100nF。一般使用材質(zhì)為X5R或者X7R的陶瓷電容。對(duì)于同一個(gè)RF有源器件，不同的電源引腳可能為這個(gè)器件（芯片）中不同的官能部分供電，而芯片中的各個(gè)官能部分可能工作在不同的頻率上。比如ADF4360有三個(gè)電源引腳，分別為片內(nèi)的VCO、PFD以及數(shù)字部分供電。這三個(gè)部分實(shí)現(xiàn)了完全不同的功能，工作頻率也不一樣。一旦數(shù)字部分低頻率的噪音通過(guò)電源走線傳到了VCO部分，那么VCO輸出頻率則可能被這個(gè) 噪音調(diào)制，出現(xiàn)難以消除的雜散。為了防止這樣的情況出現(xiàn)，在有源RF器件的每個(gè)官能部分的供電引腳除了使用單獨(dú)的去偶電容外，還必須經(jīng)過(guò)一個(gè)電感磁珠（10uH左右）再連到一起。這種設(shè)計(jì)對(duì)于那些包含了LO緩沖放大和RF緩沖放大的有源混頻器LO-RF、LO-IF的隔離性能的提升是非常有利的。

6）對(duì) 于PCB上RF信號(hào)的饋入、饋出，一定要使用專門的RF同軸連接器。其中為常用的是SMA型的連接器。對(duì)于SMA的連接器而言，又分為直插式的和微帶式的。對(duì)于頻率在3GHz以下的信號(hào)，而且信號(hào)的功率不大，并且我們不計(jì)較微弱的插損，則完全可以使用直插式的SMA連接器。如果信號(hào)的頻率進(jìn)一步提高，則我們需要慎重選擇RF連接線材以及RF的連接器。此時(shí)直插式的SMA連接器由于其結(jié)構(gòu)（主要是拐彎）可能會(huì)導(dǎo)致比較大的信號(hào)插損。此時(shí)可以使用質(zhì)量較好（關(guān)鍵在于連接器所使用了PTFE絕緣子材料）的微帶SMA連接器來(lái)解決問(wèn)題。同樣如果你的頻率不高，但是苛求插損、功率等方面的指標(biāo)，同樣可以考慮微帶 SMA連接器。另外小型的RF連接器還有SMB、SMC等型號(hào)，對(duì)于SMB連接器而言，一般這一類連接器只支持2GHz以下的信號(hào)傳輸，而且SMB連接器采用的卡扣結(jié)構(gòu)在高振動(dòng)場(chǎng)合會(huì)出現(xiàn)“閃斷”的情況。所以在選擇SMB連接器時(shí)要慎重考慮。多數(shù)的RF連接器都有500次插拔限制，插拔過(guò)于頻繁可能永久損壞連接器，所以在調(diào)試RF電路的時(shí)候就不要把RF連接器當(dāng)螺絲擰著玩了。由于SMB的PCB座的部分是針式結(jié)構(gòu)（公），所以頻繁插拔對(duì)焊在PCB一端的連接器損耗相對(duì)較小，降低了維修的難度，所以在這樣的情況下SMB連接器也是一種不錯(cuò)的選擇。另外對(duì)于那些對(duì)空間要求極高的場(chǎng)合，還有GDR一類的微型連接器供選擇。對(duì)于那些阻抗即便不是50歐、低頻率、小信號(hào)、精密直流等模擬信號(hào)或者數(shù)字部分的高頻時(shí)鐘、低抖動(dòng)時(shí)鐘、高速串行信號(hào)等數(shù)字信號(hào)都可以使用 SMA作為饋出饋入的連接器。

7）在設(shè)計(jì)RF PCB的時(shí)候，對(duì)于RF信號(hào)的走線的寬度是有嚴(yán)格的規(guī)定的。設(shè)計(jì)的時(shí)候要根據(jù)PCB的厚度和介電常數(shù)需要嚴(yán)格計(jì)算、仿真走線在對(duì)應(yīng)的頻點(diǎn)上的阻抗，以確保其為50歐（CATV的標(biāo)準(zhǔn)為75歐）。然而，并不是時(shí)時(shí)刻刻我們都需要嚴(yán)格的阻抗匹配，在某些情況下，較小的阻抗失配可能無(wú)關(guān)大礙（比如40歐~60 歐）；而且，即便你對(duì)板子的仿真是基于理想情況下做的，實(shí)際交給PCB廠生產(chǎn)的時(shí)候，廠商所使用的工藝會(huì)導(dǎo)致板子的實(shí)際阻抗和仿真結(jié)果相差千里。所以對(duì)于小信號(hào)RF PCB的阻抗匹配這樣的問(wèn)題，我的建議是：Step-1: 和PCB廠適當(dāng)溝通，獲得對(duì)應(yīng)厚度、對(duì)用層數(shù)的板子50歐走線的寬度范圍；Step-2: 在這個(gè)寬度范圍內(nèi)選擇一個(gè)合適的寬度統(tǒng)一應(yīng)用在所有50歐的RF信號(hào)線上；Step-3: 在PCB 交付生產(chǎn)的時(shí)候，在Script上注明所有這個(gè)寬度的線做50歐阻抗匹配。此時(shí)就不需要

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