射频 PCB 设计攻略:多层板、信号线布置及地平面设计详解
在本文中,我们指出了设计射频应用 PCB 板的一些重要事实。当然,下面没有列出许多其他事实,但对于初学者来说,这些可能现在已经足够了。
首先,将系统的模拟、射频和数字部分分开,并尝试在不混合它们的情况下设计 PCB。同样,将 VCO 、放大器等射频级分开,不要将自己的线划过彼此的线。
1) 一定要使用多层 PCB。如果您的 PCB 设计仅包含两层,则顶层应包括功率级、射频信号线和射频元件。那么底层必须是地平面。
2) 承载 RF/微波信号的线路长度是一个非常重要的问题。它们的最大长度应为波长的 1/20。所以不会有损失。例如,当我们计算 433 MHz 时;
λ (波长) = c (光速) / f (频率)
λ = 300000000/433000000 = 69,28 cm
最大线长:λ/20 = 3,46 cm
如果线必须更长,则必须在线的末端应用与 L 和 C 分量的阻抗匹配。
3) 如果使用多层 PCB,请在顶层绘制较短的 RF 线。为了降低噪声,请在两个接地层之间绘制电源线。在该层下必须有一个包含射频信号线的接地层。
4) 将 RF 信号线分开绘制。如果它们彼此相邻,则可能会发生串扰。(串扰:在两条线路之间或两条线路之间传输不希望的信号,例如电话线、数据线或系统组件。
5) 在 RF 阶段使用最少数量的过孔。
6) 使用过孔将 RF IC 的接地引脚尽快连接到接地层。您可以使用多个过孔来减少接地的不良影响。
7) 完成所有层后,用连接到地面的铜浇注填充空白空间。放置连接到接地层的通孔,彼此之间的距离为 λ/20 cm。
8) 适当的角图如下所示;
9) T 形节点应如图所示;
10) 去耦电源电压。示例电路及其 PCB 如下所示。考虑一下,电容较小的电容器放置在更靠近 IC 的位置。
11) 线圈周围会产生强磁场,将它们彼此分开放置以防止相互作用。
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设计射频应用 PCB 时,关键要点包括分离模拟、射频和数字部分,采用多层设计确保信号完整性和噪声控制。射频信号线路长度要根据波长计算,避免过长,合理应用阻抗匹配。减少串扰、使用最少的过孔、优化接地层布局和电源去耦是设计中的重要技巧。此外,采用铜浇注填充空白区域和合适的角图、T形节点等布局,能够有效提升电路性能和可靠性。
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