二

.RF

  

电路设计的常见问题

1 .

  

数字电路模块和模拟电路模块之间的干扰

　　如果模拟电路

(射频)和数字电路单独工作，可能各自工作良好。但是，一旦将二者放在同一块电路板上，使

用同一个电源一起工作，整个系统很可能就不稳定。这主要是因为数字信号频繁地在地和正电源

(>3 V)之间摆动，

而且周期特别短，常常是纳秒级的。由于较大的振幅和较短的切换时间。使得这些数字信号包含大量且独立于切
换频率的高频成分。在模拟部分，从无线调谐回路传到无线设备接收部分的信号一般小于

lμV。因此数字信号与

射频信号之间的差别会达到

120 dB。显然．如果不能使数字信号与射频信号很好地分离。微弱的射频信号可能遭

到破坏

,

  

这样一来，无线设备工作性能就会恶化，甚至完全不能工作。

2. 

  

供电电源的噪声干扰

　　射频电路对于电源噪声相当敏感

,尤其是对毛刺电压和其他高频谐波。微控制器会在每个内部时钟周期内短时

间突然吸人

_大部分电流,这是由于现代微控制器都采用 CMOS 工艺制造。因此。假设一个微控制器以 lMHz 的内部

时钟频率运行，它将以此频率从电源提取电流。如果不采取合适的电源去耦．必将引起电源线上的电压毛刺。如
果这些电压毛刺到达电路

RF 部分的电源引脚,

  

严重时可能导致工作失效。

3. 

  

不合理的地线

　　如果

RF 电路的地线处理不当,可能产生一些奇怪的现象。对于数字电路设计,即使没有地线层,大多数数字电

路功能也表现良好。而在

RF 频段，即使一根很短的地线也会如电感器一样作用。粗略地计算,每毫米长度的电感

量约为

l nH,433 MHz 时 10 toni PCB 线路的感抗约 27Ω。如果不采用地线层，大多数地线将会较长，电路将

  

无法具有设计的特性。

4. 

  

天线对其他模拟电路部分的辐射干扰

　　在

PCB 电路设计中，板上通常还有其他模拟电路。例如，许多电路上都有模，数转换(ADC)或数／模转换器

(DAC)。射频发送器的天线发出的高频信号可能会到达 ADC 的模拟信号。如果 ADC 输入端的处理不合理，RF 信号
可能在

ADC 输入的 ESD 二极管内自激。从而引起 ADC

  

偏差。

   

三

RF

  

电路设计原则及方案

1. RF

  

布局概念

　　在设计

RF 布局时,

  

必须优先满足以下几个总原则：

  

　　
　　

(1)尽可能地把高功率 RF 放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来，简单地说，就是让高功率 RF 发射

电路远离低功率

RF

  

接收电路：

　　

(2)确保 PCB

  

板上高功率区至少有一整块地，最好上面没有过孔，当然，铜箔面积越大越好；

　　

(3)

  

电路和电源去耦同样也极为重要；

　　

(4)RF 输出通常需要远离 RF

  

输入；

　　

(5)敏感的模拟信号应该尽可能远离高速数字信号和 RF

  

信号。

2. 

  

物理分区和电气分区设计原则

　　设计分区可以分解为物理分区和电气分区。物理分区主要涉及元器件布局、方向和屏蔽等；电气分区可以继
续分解为电源分配、

RF

  

走线、敏感电路和信号以及接地等的分区。

2．1 

  

物理分区原则

　　

(1)元器件位置布局原则。元器件布局是实现一个优秀 RF 设计的关键．最有效的技术是首先固定位于 RF 路

径上的元器件并调整其方向

,以便将 RF 路径的长度减到最小,使输入远离输出。并尽可能远地分离高功率电路和低

  

功率电路。
　　

(2)PCB 堆叠设计原则。最有效的电路板堆叠方法是将主接地面(主地)安排在表层下的第二层，并尽可能将

RF 线布置在表层上。将 RF 路径上的过孔尺寸减到最小,这不仅可以减少路径电感,而且还可以减少主地上的虚焊
点

,并可减少 RF

  

能量泄漏到层叠板内其他区域的机会。

　　

(3)射频器件及其 RF 布线布局原则。在物理空间上,像多级放大器这样的线性电路通常足以将多个 RF 区之间

相互隔离开来，但是双工器、混频器和中频放大器／混频器总是有多个

RF／IF 信号相互干扰．因此必须小心地将