高频无线收发模块实战设计

eefocus_3884713

高频无线收发模块的应用和RF电路设计中的很多方法都是我司工程技术人员长期实践的经验积累，它们在教科书上是很难见到的，您可能有更好的方法，希望能共同探讨。以下就高频数传模块的一些设计，我们将逐一分析并解释：

1、数字电路与RF电路的潜在矛盾

RF模块和数字（微控制器）电路可能各自工作良好，但是一旦将两者放在同一块电路板并用同一电源供电就有可能会使事情变得复杂，很多用户都会有这样的经历，购买时在我公司本部测试非常正常，通讯（遥控）距离很远，但和自己的电路放到一起时情况就不理想或非常糟糕。这是因为数字信号线的电平通常会在地电压和电源电压之间摆动。

2、RF电路和数字电路做在同块PCB上时的常见问题

不能充分的隔离敏感线路和噪声信号线是常常出现的问题。

如上所述，数字信号具有高的摆幅并包含大量高频谐波。如果PCB板上的数字信号布线邻近敏感的模拟信号，高频谐波可能会耦合过去。RF器件的最敏感节点通常为锁相环(PLL)的环路滤波电路，外接的压控振荡器(VCO)电感，晶振基准信号和天线端子，电路的这些部分应该特别仔细处理。

3、供电电源噪声和工作电压

由于输入／输出信号有几伏的摆幅，数字电路对于电源噪声(<50mV)一般可以接受。而RF电路对于电源噪声却相当敏感，尤其是对毛刺电压和其它高频谐波。

因此，在包含RF(或其它模拟）电路的PCB板上的电源线布线必须比在普通数字电路板上布线更加仔细，应避免采用自动布线。同时也应注意到，微控制器（或其它数字电路）会在每个内部时钟周期短时间突然吸入大部分电流。工作电压的选取也直接影响到RF电路正常工作与否，高频无线收发模块中各种接收模块和FSK发射模块对工作电压要求比较严，偏离正常的工作电压都将改变电路的工作点使之特性变坏甚至无法工作。

4、天线对其它模拟和数字部分的辐射

在包含射频和其它部分的电路中这一点经常被忽略。除了RF部分，板上通常还有其它模拟和数字电路。例如，许多微控制器内置模数转换器(ADC)用于测量模拟输入，电池电压或其它参数。

在表面贴装的PCB上（SMT工艺），所有信号布线在元件安装面的同一面，地线层则在其反面。理想的地线层应覆盖整个PCB(除了天线PCB下方）。如果采用两层以上的PCB，地线层应放置在邻近信号层的层上（如元件面的下一层）。

另一个好方法是将信号布线层的空余部分也用地线平面填充。这些地线平面必须通过多个过孔与主地线层面连接。请注意由于旁边接地点的存在引起电感的特性改变。

对于所有的高频无线收发模块各种天线都要注意这一事实，电路板的外壳（外围包装）也可能影响天线调谐，因此将天线安装在外壳时最终调谐天线是很重要的。同时应注意去除天线面积处的地线层面，否则天线不能有效工作。

阅读全文