射頻電路設計常見問題盤點（一）

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等，在全面掌握各類設計原則前提下的仔細規劃是一次性成功設計的保證。 

一、RF 電路設計的常見問題

1、數字電路模塊和模擬電路模塊之間的干擾

如果模擬電路(射頻)和數字電路單獨工作，可能各自工作良好。但是，一旦將二者放在同一塊電路板上，使用同一個電源一起工作，整個系統很可能就不穩定。 

這主要是因為數字信號頻繁地在地和正電源(>3 V)之間擺動，而且周期特別短，常常是納秒級的。由于較大的振幅和較短的切換時間。使得這些數字信號包含大量且獨立于切換頻率的高頻成分。在模擬部分，從無線調諧回路傳到無線設備接收部分的信號一般小于 lμV。 

因此數字信號與射頻信號之間的差別會達到 120 dB。顯然．如果不能使數字信號與射頻信號很好地分離。微弱的射頻信號可能遭到破壞,這樣一來，無線設備工作性能就會惡化，甚至完全不能工作。 

2、供電電源的噪聲干擾

射頻電路對于電源噪聲相當敏感,尤其是對毛刺電壓和其他高頻諧波。微控制器會在每個內部時鐘周期內短時間突然吸人大部分電流,這是由于現代微控制器都采用 CMOS 工藝制造。 

因此，假設一個微控制器以 lMHz 的內部時鐘頻率運行，它將以此頻率從電源提取電流。 

如果不采取合適的電源去耦，必將引起電源線上的電壓毛刺。如果這些電壓毛刺到達電路 RF 部分的電源引腳,嚴重時可能導致工作失效。 

3、不合理的地線

如果 RF 電路的地線處理不當，可能產生一些奇怪的現象。對于數字電路設計，即使沒有地線層,大多數數字電路功能也表現良好。而在 RF 頻段，即使一根很短的地線也會如電感器一樣作用。

粗略地計算,每毫米長度的電感量約為 l nH,433 MHz 時 10 toni PCB 線路的感抗約 27Ω。如果不采用地線層，大多數地線將會較長，電路將無法具有設計的特性。 

4、天線對其他模擬電路部分的輻射干擾

在 PCB 電路設計中，板上通常還有其他模擬電路。 

例如，許多電路上都有模，數轉換(ADC)或數／模轉換器(DAC)。射頻發送器的天線發出的高頻信號可能會到達 ADC 的模擬淙攵恕Ｒ蛭 魏蔚緶廢唄范伎贍莧縑煜咭謊⒊齷蚪郵誖 F 信號。如果 ADC 輸入端的處理不合理，RF 信號可能在 ADC 輸入的 ESD 二極管內自激。從而引起 ADC 偏差。

二、五大經驗總結

1、射頻電路布局原則

在設計 RF 布局時,必須優先滿足以下幾個總原則： 

(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； 

(2)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，銅箔面積越大越好； 

(3)電路和電源去耦同樣也極為重要； 

(4)RF 輸出通常需要遠離 RF 輸入； 

(5)敏感的模擬信號應該盡可能遠離高速數字信號和 RF 信； 

2、物理分區、電氣分區設計分區

可以分解為物理分區和電氣分區。物理分區主要涉及元器件布局、朝向和屏蔽等問題；電氣分區可以繼續分解為電源分配、RF 走線、敏感電路和信號以及接地等的分區。 

1）我們討論物理分區問題： 

元器件布局是實現一個優秀 RF 設計的關鍵，最有效的技術是首先固定位于 RF 路徑上的元器件，并調整其朝向以將 RF 路徑的長度減到最小，使輸入遠離輸出，并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，并盡可能將 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，并可減少 RF 能量泄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 信號相互干擾，因此必須小心地將這一影響減到最小。