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射频电路PCB板如何设计抗干扰?
2022-02-14
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随着通信技术的发展,无线射频电路技术运用越来越广泛,其中的射频电路的性能指标直接影响整个产品的质量,射频电路印制电路板的抗干扰设计对于减小系统电磁信息辐射具有重要的意义。射频电路PCB的密度越来越高, PCB线路板设计的好坏对抗干扰能力影响很大,同一电路,不同的PCB设计结构,其性能指标会相差很大。电磁干扰信号如果处理不当,可能造成整个电路系统的无法正常工作,因此如何防止和抑制电磁干扰,提高电磁兼容性,就成为设计射频电路PCB时的一个非常重要的课题。

设计印制板首要的任务是对电路进行分析,确定关键电路。这就是要识别哪些电路是干扰源,哪些电路是敏感电路,弄清干扰源可能通过什么路径干扰敏感电路。射频电路工作频率高,干扰源主要是通过电磁辐射来干扰敏感电路,因此射频电路PCB板抗干扰设计的目的是减小PCB板的电磁辐射和PCB板上电路之间的串扰。

一,射频电路板设计

1.元器件的布局
由于SMT一般采用红外炉热流焊来实现元器件的焊接,因而元器件的布局影响到焊点的质量,进而影响到产品的成品率。而对于射频电路PCB设计而言, 电磁兼容性要求每个电路模块尽量不产生电磁辐射,并且具有一定的抗电磁干扰能力,因此元器件的布局也影响到电路本身的干扰及抗干扰能力,直接关系到所设计电路的性能。故在进行射频电路PCB 设计时除了要考虑普通PCB设计时的布局外,主要还须考虑如何减小射频电路中各部分之间的相互干扰、如何减小电路本身对其他电路的干扰以及电路本身的抗干扰能力。射频电路效果的好坏不仅取决于射频电路板本身的性能指标,很大部分还取决于与CPU处理板间的相互影响,因此在进行PCB设计时,合理布局显得尤为重要。

布局中应注意 :
1.首先确定与其他PCB板或系统的接口元器件在PCB板上的位置,必须注意接口元器件间的配合问题。

2.因为有些电子用品的体积都很小,元器件间排列很紧凑,因此对于体积较大的元器件,必须优先考虑,确定出相应位置,并考虑相互间的配合问题。

3.分析电路结构,对电路进行分块处理,比如:高频放大电路、混频电路及解调电路等 ,尽可能将强电信号和弱电信号分开,将数字信号电路和模拟信号电路分开,完成同一功能的电路应尽量安排在一定的范围之内,从而减小信号环路面积,各部分电路的滤波网络必须就近连接,这样不仅可以减小辐射,而且可以减少被干扰的机率,提高电路的抗干扰能力。

4.根据单元电路在使用中对电磁兼容性敏感程度不同进行分组。对于电路中易受干扰部分的元器件在布局时还应尽量避开干扰源,比如;来自数据处理板上CPU的干扰等。

布线:
在基本完成元器件的布局后,就可开始布线了。布线的基本原则为:在组装密度许可情况下,尽量选用低密度布线设计,并且信号走线尽量粗细一致,有利于阻抗匹配。

对于射频电路,信号线的走向、宽度、线间距的不合理设计,可能造成信号传输线之间的交叉干扰。另外,系统电源自身还存在噪声干扰,所以在设计时频电路PCB时一定要综合考虑,合理布线。电源线要尽可能宽,以减少环路电阻,同时使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致,以提高抗干扰能力。所布信号线应尽可能短,并尽量减少过孔数目。各元器件间的连线越短越好,以减少分布参数和相互间的电磁干扰;对不相容的信号线应尽量相互远离,且尽量避免平行走线,而在正反两面的信号线应相互垂直,布线时在需要拐角的地方应以135°角为宜,避免拐直角。

布线时与焊盘直接相连的线条不宜太宽,走线应尽量离开不相连的元器件,以免短路。过孔不宜画在元器件上,且应尽量远离不相连的元器件,以免在生产中出现虚焊、连焊、短路等现象。

在射频电路PCB设计中,电源线和地线的正确布线显得尤其重要,合理的设计是克服电磁干扰的最重要的手段。PCB上相当多的干扰源是通过电源和地线产生的,其中地线引起的噪声干扰最大。地线容易形成电磁干扰的主要原因在于地线存在阻抗。当有电流流过地线时,就会在地线上产生电压,从而产生地线环路电流,形成地线的环路干扰。当多个电路共用一段地线时,就会形成公共阻抗耦合,从而产生所谓的地线噪声。

所以在对射频电路PCB的地线进行布线时应该做到以下几点:
1.对电路进行分块处理时射频电路基本上可分成高频放大、混频、解调、本振等部分,要为各个电路模块提供一个公共电位参考点,即各模块电路各自的地线,这样信号就可以在不同的电路模块之间传输。

2.数字区与模拟区尽可能以地线进行隔离,并且数字地与模拟地要分离,最后接于电源地。

3.在各部分电路内部的地线也要注意单点接地原则,尽量减小信号环路面积,并与相应的滤波电路的地线就近相接。

4.在空间允许的情况下,各模块之间最好能以地线进行隔离,防止相互之间的信号耦合效应。

射频电路PCB设计的关键在于如何减少辐射能力以及如何提高抗干扰能力,合理的布局与布线是设计时频电路PCB的保证。以上所述方法有利于提高射频电路PCB设计的可靠性,解决好电磁干扰问题,进而达到电磁兼容的目的。爱彼电路(iPcb®)是专业高精密PCB电路板研发生产厂家,可批量生产4-46层pcb板,电路板,线路板,高频板,高速板,HDI板,pcb线路板,高频高速板,双面,多层线路板,hdi电路板,混压电路板,高频电路板,软硬结合板等

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