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射頻電路板設(shè)計(jì) - 流程順暢的主要挑戰(zhàn)、解決方案和技巧！
射頻電路板設(shè)計(jì) - 流程順暢的主要挑戰(zhàn)、解決方案和技巧！
無(wú)論是在醫(yī)療、工業(yè)還是通信設(shè)備中，射頻電路板設(shè)計(jì)的使用都在增加。簡(jiǎn)單地說(shuō)，射頻信號(hào)是高頻模擬信號(hào)。射頻頻率范圍通常為300 kHz至300 GHz。這與微波頻率范圍相反，微波頻率范圍高于300 MHz。
盡管RF PCB具有廣泛的優(yōu)勢(shì)，但與高速數(shù)字信號(hào)板設(shè)計(jì)相比，RF電路板設(shè)計(jì)也面臨著一系列獨(dú)特的挑戰(zhàn)。讓我們?cè)敿?xì)了解這些挑戰(zhàn)，同時(shí)了解幫助設(shè)計(jì)師有效緩解這些挑戰(zhàn)的有效技巧。
與射頻電路板設(shè)計(jì)相關(guān)的挑戰(zhàn)
對(duì)噪聲的敏感性——射頻信號(hào)對(duì)噪聲高度敏感，會(huì)導(dǎo)致振鈴和反射。重要的是確保信號(hào)正確終止。還建議優(yōu)化返回路徑并確保保持正確接地。
阻抗匹配——本質(zhì)上頻率和容差是負(fù)相關(guān)的 頻率越高，容差越小。如果跡線的總長(zhǎng)度大于臨界長(zhǎng)度，即信號(hào)波長(zhǎng)的 1/16，則需要進(jìn)行阻抗控制。
回波損耗——必須盡量減少回波損耗。在沒(méi)有良好設(shè)計(jì)的情況下，返回信號(hào)將通過(guò)電源層，或通過(guò)PCB的多個(gè)層。在這種情況下，它將不受阻抗控制。出于這個(gè)原因，信號(hào)下方的接地層可以提供阻抗控制路徑，這一點(diǎn)很重要。使用接地層，接地回路電流被最小化，并且進(jìn)入電路元件的射頻泄漏也被最小化。
串?dāng)_——高頻設(shè)計(jì)也受到串?dāng)_的影響。事實(shí)上，串?dāng)_與有源線的邊緣速率成正比。在此，來(lái)自有源線路的耦合能量疊加在受擾線路上。隨著電路板密度的增加，串?dāng)_問(wèn)題也隨之增加。為了解決這個(gè)問(wèn)題，重要的是在信號(hào)走線周?chē)舫鲎銐虻目臻g。同樣重要的是，跡線保持盡可能小。同樣重要的是，高速信號(hào)的路由距離盡可能遠(yuǎn)。減小線路與其參考平面之間的電介質(zhì)間距是另一種有效措施。類(lèi)似地，在其特性阻抗上端接線路也可以限制串?dāng)_。
其他信號(hào)損失——其他信號(hào)損失包括集膚效應(yīng)損失和介電損失。因此，PCB設(shè)計(jì)人員需要查看層壓板屬性，例如：
耗散因數(shù)
介電常數(shù)值
例如，用于PCB或?qū)訅喊宓?span lang="EN-US">FR4材料具有高損耗因數(shù)。因此，使用FR4時(shí)插入損耗會(huì)更高。此外，FR4的介電常數(shù)值可以變化高達(dá)10%。反過(guò)來(lái)，這會(huì)影響阻抗。高頻層壓板具有更穩(wěn)定的頻率。
談到Dk值本身，在微波電路中，Dk值與電路元件的大小有關(guān)。因此，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)選擇具有更高Dk值的層壓板來(lái)減小電路尺寸。
射頻電路板設(shè)計(jì)的有效技巧
有許多有效的技巧有助于創(chuàng)建更好的設(shè)計(jì)和提高抗干擾能力。其中一些包括：
使用內(nèi)層作為電源接地層。通過(guò)這樣做，您將提供屏蔽并減少雜散電感。減少信號(hào)線的長(zhǎng)度可以減少交叉干擾。
將電路布局旋轉(zhuǎn)45度。通過(guò)這樣做，將減少高頻信號(hào)的發(fā)射和耦合。較短的布局長(zhǎng)度更適合通孔。此外，層與層之間的布局應(yīng)該是垂直的，以減少信號(hào)干擾。增加接地層的銅也有好處。
封裝重要的信號(hào)走線。這對(duì)提高信號(hào)的抗干擾能力大有幫助。當(dāng)涉及信號(hào)走線時(shí)，還建議避免環(huán)路并改用菊花鏈路。
橋接去耦電容。重要的是首先布置射頻并使射頻信號(hào)為50歐姆。
隔離的重要性怎么強(qiáng)調(diào)都不為過(guò)。