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射频电路板PCB制作的9条标准
来源:罗杰斯高频板 发布时间:2016-06-22
      1)小功率的RF的PCB设计中,主要使用标准的FR4材料 (绝缘特性好、材质均匀、介电常数ε=4,10%)。主要使用4层~6层板,在成本非常敏感的情况下可以使用厚度在1mm以下的双面板,要保证反面是一个 完整的地层,同时由于双面板的厚度在1mm以上,使得地层和信号层之间的FR4介质较厚,为了使得RF信号线阻抗达到50欧,往往信号走线的宽度在2mm 左右,使得板子的空间分布很难控制。对于四层板,一般情况下顶层只走RF信号线,第二层是完整的地,第三层是电源,底层一般走控制RF器件状态的数字信号 线(比如设定ADF4360系列PLL的clk、data、LE信号线。)第三层的电源最好不要做成一个连续的平面,而是让各个RF器件的电源走线呈星型 分布,最后接于一点。第三层RF器件的电源走线不要和底层的数字线有交叉。

      2)对于一个混合信号的PCB,RF部分和模拟部分应当远离数字数字部分(这个距离通常在2cm以上,至少保证1cm),数字部分的接地应当与RF部分 分隔开。严禁使用开关电源直接给RF部分供电。主要在于开关电源的纹波会将RF部分的信号调制。这种调制往往会严重破坏射频信号,导致致命的结果。通常情 况下,对于开关电源的输出,可以经过大的扼流圈,以及π滤波器,再经过线性稳压的低噪音LDO(Micrel的MIC5207、MIC5265系列,对于 高电压,大功率的RF电路,可以考虑使用 LM1085、LM1083等)得到供给RF电路的电源。

      3)RF的PCB中,各个元件应当紧密的排布,确保各个元件之间的连线最短。对于ADF4360-7的电路,在pin-9、pin-10引脚上的VCO 电感与ADF4360芯片间的距离要尽可能的短,保证电感与芯片间的连线带来的分布串联电感最小。对于板子上的各个RF器件的地(GND)引脚,包括电 阻、电容、电感与地(GND)相接的引脚,应当在离引脚尽可能近的地方打过孔与地层(第二层)连通。

      4)在选择在高频环境下工作元器件时,尽可能使用表贴器件。这是因为表贴元件一般体积小,元件的引脚很短。这样可以尽可能减少元件引脚和元件内部走线带 来的附加参数的影响。尤其是分立的电阻、电容、电感元件,使用较小的封装(0603402)对提高电路的稳定性、一致性是非常有帮助的;

      5)在高频环境下工作的有源器件,往往有一个以上的电源引脚,这个时候一定要注意在每个电源的引脚附近(1mm左右)设置单独的去偶电容,容值在 100nF左右。在电路板空间允许的情况下,建议每个引脚使用两个去偶电容,容值分别为1nF和100nF。一般使用材质为X5R或者X7R的陶瓷电容。 对于同一个RF有源器件,不同的电源引脚可能为这个器件(芯片)中不同的官能部分供电,而芯片中的各个官能部分可能工作在不同的频率上。比如 ADF4360有三个电源引脚,分别为片内的VCO、PFD以及数字部分供电。这三个部分实现了完全不同的功能,工作频率也不一样。一旦数字部分低频率的 噪音通过电源走线传到了VCO部分,那么VCO输出频率则可能被这个噪音调制,出现难以消除的杂散。为了防止这样的情况出现,在有源RF器件的每个官能部 分的供电引脚除了使用单独的去偶电容外,还必须经过一个电感磁珠(10uH左右)再连到一起。这种设计对于那些包含了LO缓冲放大和RF缓冲放大的有源混 频器LO-RF、LO-IF的隔离性能的提升是非常有利的。

    6)对于PCB上RF信号的馈入、馈出,一定要使用专门的RF同轴连接器。其中最为常用的是SMA型的连接器。对于SMA的连接器而言,又分为直插式的和 微带式的。对于频率在3GHz以下的信号,而且信号的功率不大,并且我们不计较微弱的插损,则完全可以使用直插式的SMA连接器。如果信号的频率进一步提 高,则我们需要慎重选择RF连接线材以及RF的连接器。此时直插式的SMA连接器由于其结构(主要是拐弯)可能会导致比较大的信号插损。此时可以使用质量 较好(关键在于连接器所使用了PTFE绝缘子材料)的微带SMA连接器来解决问题。同样如果你的频率不高,但是苛求插损、功率等方面的指标,同样可以考虑 微带 SMA连接器。另外小型的RF连接器还有SMB、SMC等型号,对于SMB连接器而言,一般这一类连接器只支持2GHz以下的信号传输,而且SMB连接器 采用的卡扣结构在高振动场合会出现“闪断”的情况。所以在选择SMB连接器时要慎重考虑。多数的RF连接器都有500次插拔限制,插拔过于频繁可能永久损 坏连接器,所以在调试RF电路的时候就不要把RF连接器当螺丝拧着玩了。由于SMB的PCB座的部分是针式结构(公),所以频繁插拔对焊在PCB一端的连 接器损耗相对较小,降低了维修的难度,所以在这样的情况下SMB连接器也是一种不错的选择。另外对于那些对空间要求极高的场合,还有GDR一类的微型连接 器供选择。对于那些阻抗即便不是50欧、低频率、小信号、精密直流等模拟信号或者数字部分的高频时钟、低抖动时钟、高速串行信号等数字信号都可以使用 SMA作为馈出馈入的连接器。

      7)在设计RF PCB的时候,对于RF信号的走线的宽度是有严格的规定的。设计的时候要根据PCB的厚度和介电常数需要严格计算、仿真走线在对应的频点上的阻抗,以确保其为50欧(CATV的标准为75欧)。
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