(1) 一個可靠的地線層面

當設計有RF 元件的PCB 時,應該總是采用一個可靠的地線層。其目的是在電路中建立一個有效的0 V 電位點,使所有的器件容易去耦。供電電源的0 V 端子應直接連接在此地線層。由于地線層的低阻抗,已被去耦的兩個節點間將不會產生信號耦合。對于板上多個信號幅值可能相差120 dB ,這一點非常重要。在表面貼裝的PCB 上,所有信號布線在元件安裝面的同一面,地線層則在其反面。理想的地線層應覆蓋整個PCB ( 除了天線PCB 下方) 。如果采用兩層以上的PCB ,地線層應放置在鄰近信號層的層上(如元件面的下一層) 。另一個好方法是將信號布線層的空余部分也用地線平面填充,這些地線平面必須通過多個過孔與主地線層面連接。需要注意的是:由于接地點的存在會引起旁邊的電感特性改變,因此選擇電感值和布置電感是必須仔細考慮的。

(2) 縮短與地線層的連接距離

所有對地線層的連接必須盡量短,接地過孔應放置在(或非常接近) 元件的焊盤處。決不要讓兩個地信號共用一個接地過孔,這可能導致由于過孔連接阻抗在兩個焊盤之間產生串擾。

(3) RF 去耦

去耦電容應該放置在盡可能靠近引腳的位置,每個需要去耦的引腳處都應采用電容去耦。采用高品質的陶瓷電容,介電類型最好是" NPO" , " X7R" 在大多數應用中也能較好工作。理想的選擇電容值應使其串聯諧振等于信號頻率。例如434 MHz 時,SMD 貼裝的100 p F 電容將良好工作,此頻率時,電容的容抗約為4 Ω,過孔的感抗也在同樣范圍。串聯的電容和過孔對于信號頻率形成一個陷波濾波器,使之能有效的去耦。868 MHz 時,33 p F 電容是一個理想的選擇。除了RF 去耦的小值電容,一個大值電容也應放置在電源線路上去耦低頻,可選擇一個2. 2 μF陶瓷或10μF 的鉭電容。

(4) 電源的星形布線

星形布線是模擬電路設計中眾所周知的技巧 。星形布線———電路板上各模塊具有各自的來自公共供電電源點的電源線路。在這種情況下,星形布線意味著電路的數字部分和RF 部分應有各自的電源線路,這些電源線應在靠近IC 處分別去耦。這是一個隔開來自數字

部分和來自RF 部分電源噪聲的有效方法。如果將有嚴重噪聲的模塊置于同一電路板上,可以將電感(磁珠) 或小阻值電阻(10 Ω) 串聯在電源線和模塊之間,并且必須采用至少10 μF 的鉭電容作這些模塊的電源去耦。這樣的模塊如RS 232 驅動器或開關電源穩壓器。

(5) 合理安排PCB 布局

為減小來自噪聲模塊及周邊模擬部分的干擾,各電路模塊在板上的布局是重要的。應總是將敏感的模塊( RF部分和天線) 遠離噪聲模塊(微控制器和RS 232 驅動器)以避免干擾。

(6) 屏蔽RF 信號對其他模擬部分的影響

如上所述,RF 信號在發送時會對其他敏感模擬電路模塊如ADC 造成干擾。大多數問題發生在較低的工作頻段(如27 MHz) 以及高的功率輸出水平。用RF 去耦電容(100P F) 連接到地來去耦敏感點是一個好的設計習慣。

(7) 在板環形天線的特別考慮

天線可以整體做在PCB 上。對比傳統的鞭狀天線,不僅節省空間和生產成本,機構上也更穩固可靠。慣例中,環形天線(loop antenna) 設計應用于相對較窄的帶寬,這有助于抑制不需要的強信號以免干擾接收器。應注意到環形天線(正如所有其他天線) 可能收到由附近噪聲信號線路容性耦合的噪聲。它會干擾接收器,也可能影響發送器的調制。因此在天線附近一定不要布數字信號線路,并建議在天線周圍保持自由空間。接近天線的任何物體都將構成調諧網絡的一部分,而導致天線調諧偏離預想的頻點,使收發輻射范圍(距離) 減小。對于所有的各類天線必須注意這一事實,電路板的外殼(外圍包裝) 也可能影響天線調諧。同時應注意去除天線面積處的地線層面,否則天線不能有效工作。

(8) 電路板的連接

如果用電纜將RF 電路板連接到外部數字電路,應使用雙絞線纜。每一根信號線必須和GND 線雙絞在一起(DIN/ GND , DOUT/ GND , CS/ GND , PWR _ UP/ GND) 。切記將RF 電路板和數字應用電路板用雙絞線纜的GND線連接起來,線纜長度應盡量短。給RF 電路板供電的線路也必須與GND 雙絞(VDD/ GND) 。

4 　結論

迅速發展的射頻集成電路為從事無線數字音頻、視頻數據傳輸系統,無線遙控、遙測系統,無線數據采集系統,無線網絡以及無線安全防范系統等設計的工程技術人員解決無線應用的瓶頸提供了最大的可能。同時,射頻電路的設計又要求設計者具有一定的實踐經驗和工程設計能力。本文是筆者在實際開發中總結的經驗,希望可以幫助眾多射頻集成電路開發者縮短開發周期,避免走不必要的彎路,節省人力和財力。