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降低RF电路中的寄生信号的八种常用技巧

2013-03-12 10:47
逆光飞舞
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  RF电路板设计最重要的是不该有信号的地方要隔离信号,而该有信号的地方一定要获得信号。这就要求我们有意识地采取措施,确保信号隔离于其路径适当的部位。按照本文中的八大规则来设计RF电路,一定会降低寄生信号。

  音调、信号、时钟及其在电路板上任何地方生成的所有谐波都可能作为寄生信号混入输出信号,甚至可能会进入混频器和转换器进而被转换、反映并混淆为寄生信号。传输掩模(Transmit mask)要求表明即便最微小的寄生信号也会阻碍产品的发布。

  宽带器件支持软件定义无线电(SDR)的这一当前趋势将进一步强调降低寄生信号的重要性。由于可部署统一信号平台设计来满足多种频带需求,因此插入式RF模块可替代其中较多信号可能会相互干扰的较大电路板。包括大多数RF厂商评估板在内的小型插入式RF模块可以实现完全隔离,并具备优异的寄生信号性能,但需要使用特殊设计方法。种种通孔、顶层布线、专用接地层等布局技术虽然能够充分满足小型RF电路板的需求,但可扩展性较差。

  RF布局要想降低寄生信号,就需要RF工程师发挥创造性,因为布局工具针对大规模布局进行了优化,但不一定适合电磁分析。布局和电路板评测过程中通常采用基本规则,但真正的测试是在电路板原型设计已经完成并在实验室中进行评估的时候。电源电平与线性等基本电路板功能检测完成之后,评估寄生信号性能将成为重点。在这一末期工作阶段,寄生信号需要RF工程师发挥创造性,确定寄生信号的根源并找到解决办法。但是,这种调试时间几乎不可能预测和安排,而且解决问题往往还需要使电路板运行起来,这将会造成项目延误,增加成本。

  大多数RF工程师依据一些简单原理得出的基本规则可用于布局评测工作。记住以下这八条规则,不但有助于加速产品上市进程,而且还可提高工作日程的可预见性。

  规则1:接地通孔应位于接地参考层开关处

  流经所布线路的所有电流都有相等的回流。耦合策略固然很多,不过回流通常流经相邻的接地层或与信号线路并行布置的接地。在参考层继续时,所有耦合都仅限于传输线路,一切都非常正常。不过,如果信号线路从顶层切换至内部或底层时,回流也必须获得路径。

  图1就是一个实例。顶层信号线路电流下面紧挨着就是回流。当它转移到底层时,回流就通过附近的通孔。不过,如果附近没有用于回流的通孔时,回流就要通过最近可用的接地通孔。更远的距离会产生电流环路,形成电感器。如果这种不必要的电流路径偏移,碰巧又同另一条线路交叉,那么干扰就会更严重。这种电流环路其实相当于形成了一个天线!

降低RF电路中的寄生信号的八种常用技巧

图1:信号电流从器件引脚经过通孔流到较低层

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