射頻電路PCB的設(shè)計(jì)

李艷

摘 要：隨著通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)射頻電路技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如手機(jī)、電腦以及無(wú)線(xiàn)PDA技術(shù)等。由于射頻電路的性能在整個(gè)電器產(chǎn)品中有著十分重要的作用。因此，在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中，要不斷更新產(chǎn)品，使其小型化、精密化，以提高產(chǎn)品的使用質(zhì)量。對(duì)射頻電路提出了設(shè)計(jì)理念，最終達(dá)到電磁兼容的要求。

關(guān)鍵詞：射頻；電路；PCB

為了提高PCB設(shè)計(jì)效果，保證電路的性能，在射頻電路的PCB設(shè)計(jì)中要注意電磁的兼容性。本文重點(diǎn)研究了元器件的布局以及布線(xiàn)原則，最終達(dá)到電磁兼容的效果。提高電磁信號(hào)效果，促使電路正常運(yùn)行。

一、PCB設(shè)計(jì)的步驟

為了提高電磁兼容性，在材板選擇上要使用介電常數(shù)公差小的基材。具體的設(shè)計(jì)步驟分為：（1）選用PROTEL99 SE軟件，該軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)管理模式是PRO-JECT，其隱含性要求必須建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件用于管理所設(shè)計(jì)的電路原理圖與PCB版圖。具體設(shè)計(jì)過(guò)程中要將所有使用的元器件保存在元器件庫(kù)內(nèi)，來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連接。（2）完成原理設(shè)計(jì)圖之后，要建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)表以備使用。（3）具體規(guī)定外形及尺寸：根據(jù)具體設(shè)計(jì)要求，確定PCB的大小、空間以及外形等，在對(duì)元器件制作過(guò)程中：在Protel 99 SE中具體制作。通過(guò)選擇“DESIGN”菜單中“Make Li-Brary”命令中的“New Ccmponent”命令來(lái)具體設(shè)計(jì)。具體根據(jù)元器件的形狀以及大小在Toplayer層以Place Pad等命令在一定的位置畫(huà)面出相應(yīng)的焊盤(pán)并且編輯成所需的焊盤(pán)。然后以Place Track命令在Toop Overlayer層中畫(huà)出元器件的最大外形，并且取出一個(gè)元器件名存入元器件庫(kù)內(nèi)。（4）檢查工作，主要對(duì)電路原理以及電路之間的匹配和裝配問(wèn)題，檢查無(wú)誤之后進(jìn)行存檔，使用“File”選項(xiàng)中的“Ex-Port”命令將文件存放到指定的文件中。

二、PCB在射頻中的具體設(shè)計(jì)

當(dāng)確定出PCB的外形和尺寸之后，將元器件制作完成，就開(kāi)始布局和布線(xiàn)。通常在布線(xiàn)中采用的是紅外爐再流焊實(shí)現(xiàn)焊接。在射頻電路PCB設(shè)計(jì)中為了提高電磁兼容性，必須將每一個(gè)電路模塊不產(chǎn)生電磁輻射，才能達(dá)到抗干擾性。為了確保電路性能，在射頻電路PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中要確保普通的PCB設(shè)計(jì)的布局，還要盡可能減少射頻電路中各個(gè)環(huán)節(jié)不能出現(xiàn)相互干擾。根據(jù)電路的元器件布局，射頻電路板本身的性能指標(biāo)還應(yīng)該解決好CPU處理之間的關(guān)系，因此元器件的布局十分重要。

元器件在布局中要遵循的原則：盡可能同一方向排列，在布局中通過(guò)選擇PCB進(jìn)入熔錫系統(tǒng)的方向減少免焊接的不良影響，確保焊接在合理的范圍內(nèi)進(jìn)行。當(dāng)PCB板的空間允許，盡可能地保持元器件之間的距離足夠?qū)?。元器件在布局中需要注意的是：確定與其他PCB板或者系統(tǒng)的接口元器件在PCB板上的位置處，注意之間的銜接；對(duì)于體積比較大的元器件來(lái)說(shuō)，必須要考慮相互之間的配合問(wèn)題，最終確定具體的位置。另外，要認(rèn)真分析電路結(jié)構(gòu)，對(duì)電路進(jìn)行分塊處理。需要將強(qiáng)電信號(hào)和弱電信號(hào)分開(kāi)，數(shù)字信號(hào)電路和模擬信號(hào)電路分開(kāi)，同一功能的電路盡可能在一定范圍內(nèi)，這樣布置線(xiàn)路的目的是為了減少信號(hào)環(huán)路面積，最終提高電路抗干擾能力。最后在電路布置中部分元器件應(yīng)該盡量避開(kāi)干擾源，防止出現(xiàn)電磁兼容不合理現(xiàn)象的發(fā)生。

在射頻電路的PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中，完成了基本的元器件布局之后就開(kāi)始進(jìn)行布線(xiàn)設(shè)計(jì)，布線(xiàn)時(shí)與焊盤(pán)直接相連的線(xiàn)條不能太寬，走線(xiàn)過(guò)程中要盡可能避免不相連的元器件，避免發(fā)生短路現(xiàn)象。另外，還需要注意虛焊、連焊等現(xiàn)象。整個(gè)射頻電路PCB設(shè)計(jì)中，要確保電源線(xiàn)和地線(xiàn)正確，電源線(xiàn)要盡可能放寬，減少環(huán)路電阻，要保證電磁抗干擾性，信號(hào)線(xiàn)的走向、寬度以及線(xiàn)與線(xiàn)之間的距離必須要設(shè)計(jì)合理，信號(hào)走線(xiàn)的一致性有利于抗阻增加匹配系數(shù)，增強(qiáng)信號(hào)之間的傳輸效果。由于地線(xiàn)容易形成電磁干擾，其主要原因在于地線(xiàn)存在一定的阻抗作用，線(xiàn)路中電流通過(guò)地線(xiàn)時(shí)，地線(xiàn)上產(chǎn)生的電壓會(huì)形成地線(xiàn)的環(huán)路干擾。因此在PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中，在地線(xiàn)布置時(shí)要做到：對(duì)所有的電路進(jìn)行分塊處理，射頻電路基本上分成高頻放大、混頻以及調(diào)解等部分。在射頻電路PCB設(shè)計(jì)中，為了將各個(gè)電路模塊提供一個(gè)公共電位將其作為各個(gè)模塊各自的地線(xiàn)，確保信號(hào)傳輸?shù)牧魍ㄐ?，?dāng)接入射頻電路PCB接入地線(xiàn)時(shí)，在參考點(diǎn)下避免干擾。然而，電路內(nèi)部在地線(xiàn)布置中要根據(jù)單點(diǎn)接地的原則，盡可能減小信號(hào)的環(huán)路面積，采用就近相接來(lái)提高信號(hào)的傳輸效果。在各個(gè)模塊的空間允許情況下，最好以地線(xiàn)進(jìn)行隔離，避免出現(xiàn)線(xiàn)路在交互過(guò)程中出現(xiàn)信號(hào)耦合效應(yīng)，影響傳輸效果。

通過(guò)研究射頻電路PCB設(shè)計(jì)，其最主要的目的是減少輻射能力，提高抗干擾能力。本文重點(diǎn)研究了布局和布線(xiàn)問(wèn)題，將其作為PCB設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題。合理的布線(xiàn)和布局方式有助于提高射頻電路PCB的設(shè)計(jì)的可靠性，確保信號(hào)傳輸流暢，最終達(dá)到提高電磁的兼容性效果。

參考文獻(xiàn)：

王海紅，何媛媛，吳建輝.射頻電路PCB設(shè)計(jì)和電磁兼容[J].試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī)，2013（16）.