在射頻電路設(shè)計(jì)中,確定不同模塊之間的隔離對(duì)于保障電路性能穩(wěn)定、減少信號(hào)干擾起著關(guān)鍵作用。
首先,需要依據(jù)電路的工作頻率來(lái)初步估算隔離距離。一般而言,工作頻率越高,電磁波的波長(zhǎng)越短,相應(yīng)地,為防止模塊間的電磁耦合干擾,所需的隔離距離就越小。根據(jù)電磁學(xué)原理,波長(zhǎng)與頻率成反比,可通過(guò)公式(其中為波長(zhǎng),為光速,為工作頻率)計(jì)算出波長(zhǎng)。通常建議模塊間的隔離距離不小于波長(zhǎng)的到,這是一個(gè)較為寬泛的經(jīng)驗(yàn)取值范圍,能在多數(shù)情況下有效降低耦合風(fēng)險(xiǎn)。
對(duì)于高功率模塊,如功率放大器,其發(fā)射出的強(qiáng)電磁輻射更容易對(duì)周邊模塊造成干擾,所以與低功率、高靈敏度的模塊,像低噪聲放大器等,之間應(yīng)保持相對(duì)更大的隔離距離。高功率模塊輻射出的能量隨距離的平方衰減,一般每增加一倍距離,干擾強(qiáng)度能降低至原來(lái)的四分之一左右。例如,若初步估算高功率模塊與敏感模塊在某一距離下干擾較為明顯,將它們的間距拉大兩倍甚至更多,往往能顯著改善干擾狀況。
數(shù)字電路模塊因頻繁的高低電平跳變會(huì)產(chǎn)生大量高頻噪聲,若其與模擬射頻模塊相鄰,數(shù)字噪聲極易耦合到模擬信號(hào)路徑中,此時(shí)兩者間的隔離距離要著重加大。通常,數(shù)字電路模塊與模擬射頻模塊間的隔離距離應(yīng)比同類模塊間的距離多出,確保模擬信號(hào)不受數(shù)字噪聲 “污染”。
多層電路板利用不同層的地平面和電源平面作為屏蔽層,相較于雙層板,能在一定程度上阻擋電磁干擾的傳播,所以在多層板設(shè)計(jì)中,模塊間的隔離距離可以適當(dāng)縮小。但若是采用了高介電常數(shù)的電路板材質(zhì),電磁波在其中的傳播特性改變,可能需要適度增加隔離距離以維持同等的抗干擾效果。
在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中,工程師不能僅僅依賴?yán)碚撚?jì)算,還需結(jié)合仿真軟件進(jìn)行輔助分析。利用電磁仿真工具,如 HFSS(High Frequency Structure Simulator)等,對(duì)設(shè)計(jì)好的電路板模型進(jìn)行仿真,輸入模塊的功率、頻率、電路板材質(zhì)等參數(shù),觀察不同模塊間的電磁場(chǎng)分布情況,根據(jù)仿真結(jié)果反復(fù)調(diào)整隔離距離,直至達(dá)到滿意的抗干擾效果。
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