無(wú)線上網(wǎng)模塊

 

布局前需要熟知產(chǎn)品架構(gòu)和信號(hào)流向

 

1 RF 電路設(shè)計(jì)的常見(jiàn)問(wèn)題

 

1.1 數(shù)字電路模塊和模擬電路模塊之間的干擾

如果模擬電路（射頻）和數(shù)字電路單獨(dú)工作，可能各自工作良好。但是，一旦將二者放在同一塊電路板上，使用同一個(gè)電源一起工作，整個(gè)系統(tǒng)很可能就不穩(wěn)定。這主要是因?yàn)閿?shù)字信號(hào)頻繁地在地和正電源（>3 V）之間擺動(dòng)，而且周期特別短，常常是納秒級(jí)的。由于較大的振幅和較短的切換時(shí)間， 使得這些數(shù)字信號(hào)包含大量且獨(dú)立于切換頻率的高頻成分。在模擬部分，從無(wú)線調(diào)諧回路傳到無(wú)線設(shè)備接收部分的信號(hào)一般小于1μV。因此數(shù)字信號(hào)與射頻信號(hào)之間的差別會(huì)達(dá)到 120 dB。顯然，如果不能使數(shù)字信號(hào)與射頻信號(hào)很好地分離， 微弱的射頻信號(hào)可能遭到破壞，這樣一來(lái)，無(wú)線設(shè)備工作性能就會(huì)惡化，甚至完全不能工作。

 

常見(jiàn)的干擾現(xiàn)象

 

數(shù)模射頻混合電路分區(qū)設(shè)計(jì)

 

1.2 供電電源的噪聲干擾

射頻電路對(duì)于電源噪聲相當(dāng)敏感， 尤其是對(duì)毛刺電壓和其他高頻諧波。微控制器會(huì)在每個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期內(nèi)短時(shí)間突然吸入大部分電流， 這是由于現(xiàn)代微控制器都采用CMOS 工藝制造。因此， 假設(shè)一個(gè)微控制器以 1 MHz 的內(nèi)部時(shí)鐘頻率運(yùn)行，它將以此頻率從電源提取電流。如果不采取合適的電源去耦， 必將引起電源線上的電壓毛刺。如果這些電壓毛刺到達(dá)電路 RF 部分的電源引腳，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致工作失效。

 

射頻芯片電源布局及電容排布要注意規(guī)則

 

高速時(shí)鐘重要信號(hào)走線走內(nèi)層完整的參考平面及包裹保護(hù)

 

1.3 不合理的地線

如果 RF 電路的地線處理不當(dāng)，可能產(chǎn)生一些奇怪的現(xiàn)象。對(duì)于數(shù)字電路設(shè)計(jì)，即使沒(méi)有地線層，大多數(shù)數(shù)字電路功能也表現(xiàn)良好。而在 RF 頻段，即使一根很短的地線也會(huì)如電感器一樣作用。粗略地計(jì)算， 每毫米長(zhǎng)度的電感量約為 1 nH， 433 MHz時(shí)10 mm PCB 線路的感抗約 27Ω。如果不采用地線層， 大多數(shù)地線將會(huì)較長(zhǎng)， 電路將無(wú)法具有設(shè)計(jì)的特性。

 

不合理接接地

 

1.4 天線對(duì)其他模擬電路部分的輻射干擾

在 PCB 電路設(shè)計(jì)中， 板上通常還有其他模擬電路。例如，許多電路上都有模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）或數(shù)/ 模轉(zhuǎn)換器（DAC）。射頻發(fā)送器的天線發(fā)出的高頻信號(hào)可能會(huì)到達(dá) ADC 的模擬輸入端。因?yàn)槿魏坞娐肪€路都可能如天線一樣發(fā)出或接收 RF 信號(hào)。如果 ADC輸入端的處理不合理， RF 信號(hào)可能在 ADC 輸入的ESD 二極管內(nèi)自激，從而引起 ADC 偏差。

 

天線的禁布區(qū)和天線對(duì)內(nèi)部電路相互干擾

 

2 RF 電路設(shè)計(jì)原則及方案

2.1 RF 布局概念

在設(shè)計(jì) RF 布局時(shí)，必須優(yōu)先滿足以下幾個(gè)總原則

（1）盡可能地把高功率 RF 放大器（HPA）和低噪音放大器（LNA）隔離開(kāi)來(lái)， 簡(jiǎn)單地說(shuō)， 就是讓高功率RF 發(fā)射電路遠(yuǎn)離低功率 RF 接收電路。