由于射频@@(RF)电路@@为分布参数电路@@@@，在电路@@的@@实际工作中容易产生趋肤效应和@@耦合效应@@，所以在实际的@@@@PCB设计中@@，会发现电路@@中的@@干扰辐射难以控制@@。
如@@：数字电路@@和@@模拟电路@@之间相互干扰@@、供电电源的@@噪声@@干扰@@、地线不合理带来的@@干扰等问题@@。
正因为如@@此@@，如@@何在@@PCB的@@设计过程中@@，权衡利弊寻求一@@个合适的@@折中点@@，尽可能地减少这些干扰@@，甚至能够避免部分电路@@的@@干涉@@，是射频电路@@@@@@PCB设计成败的@@关键@@。
文中从@@PCB的@@LAYOUT角度@@，提供了一@@些处理的@@技巧@@，对提高@@射频电路@@@@的@@抗干扰能力@@有较大的@@用处@@。
一@@. RF布局@@
这里讨论的@@主要是多层板的@@元器件位置布局@@@@。
元器件位置布局@@的@@关键是固定位于@@RF路径上的@@元器件@@，通过调整其方向@@，使@@RF路径的@@长度最小@@，并使@@输入远离输出@@，尽可能远地分离高功率电路@@和@@低功率电路@@@@，敏感的@@模拟信号@@远离高速数字信号@@和@@@@RF信号@@。
在布局@@中常采用以下一@@些技巧@@：
1. 一@@字形@@布局@@@@@@
RF主信号@@的@@元器件尽可能采用一@@字形@@布局@@@@@@@@，如@@图@@@@1所示@@。
但是由于@@PCB板和@@腔体@@空间@@的@@限制@@，很多时候不能布成一@@字形@@@@，这时候可采用@@L形@@，最好不要采用@@U字形@@布局@@@@(如@@图@@@@2所示@@)，有时候实在避免不了的@@情况下@@，尽可能拉大输入和@@输出之间的@@距离@@，至少@@1.5cm以上@@。
图@@1 一@@字形@@布局@@@@@@
图@@2 L形@@和@@@@U字形@@布局@@@@
另外在采用@@L形@@或@@@@U字形@@布局@@@@时@@，转折点最好不要刚进入接口就转@@，如@@图@@@@3左所示@@@@，而是在稍微有段直线以后再转@@，如@@图@@@@3右图@@所示@@@@。
图@@3 两种方案@@
2. 相同或@@对称布局@@@@@@
相同的@@模块尽可能做成相同的@@布局@@或@@对称的@@布局@@@@，如@@图@@@@4、图@@5所示@@。
图@@4 相同布局@@@@
图@@5 对称布局@@@@
3. 十字形@@布局@@@@@@
偏置电路@@的@@馈电电感与@@RF通道垂直放置@@，如@@图@@@@6所示@@，主要是为了避免感性器件之间的@@互感@@。
图@@6 十字形@@布局@@@@@@
5. 45度布局@@@@
为合理的@@利用空间@@@@，可以将器件@@45度方向布局@@@@，使@@射频线尽可能短@@，如@@图@@@@7所示@@。
图@@7 45度布局@@@@
二@@. RF布线@@
布线@@的@@总体要求是@@：RF信号@@走线短且@@直@@，减少线的@@突变@@，少打过孔@@，不与其它信号@@线相交@@，RF信号@@线周边尽量多加地过孔@@。
以下是一@@些常用的@@优化方式@@：
1. 渐变线@@处理@@
在射频线宽比@@IC器件管脚的@@宽度@@大比较多的@@情况下@@，接触芯片的@@线宽采用渐变方式@@，如@@图@@@@8所示@@。
图@@8 渐变线@@
2. 圆弧线@@处理@@
射频线不能直的@@情况下@@，作圆弧线@@处理@@@@，这样可以减少@@RF信号@@对外的@@辐射和@@相互问的@@耦合@@@@。有实验证明@@，传输线的@@拐角采用变曲的@@直角@@，能最大限度的@@降低回损@@。如@@图@@@@9所示@@。
图@@9 圆弧线@@
3. 地线和@@电源@@
地线尽可能粗@@。在有条件的@@情况下@@，PCB的@@每一@@层都尽可能的@@铺地@@，并使@@地连到主地上@@，多打地过孔@@，尽量降低地线阻抗@@。
RF电路@@的@@电源尽量不要采用平面分割@@，整块的@@电源平面不但增加了电源平面对@@RF信号@@的@@辐射@@，而且@@@@也容易被@@RF信号@@的@@干扰@@。所以电源线或@@平面一@@般采用长条形@@状@@，根据电流的@@大小进行处理@@，在满足电流能力的@@前提下尽可能粗@@，但是又不能无限制的@@增宽@@。在处理电源线的@@时候@@，一@@定要避免形@@成环路@@。
电源线和@@地线的@@方向要与@@RF信号@@的@@方向保持平行但不能重叠@@，在有交叉的@@地方最好采用垂直十字交叉的@@方式@@。
4. 十字交叉处理@@
RF信号@@与@@IF信号@@走线十字交叉@@，并尽可能在他们之间隔一@@块地@@。
RF信号@@与@@其他信号@@走线交叉时@@，尽量在它们之间沿着@@RF走线布置一@@层与主地相连的@@地@@。如@@果不可能@@，一@@定要保证它们是十字交叉的@@@@。这里的@@其他信号@@走线也包括电源线@@。
5. 包地处理@@
对射频信号@@@@、干扰源@@、敏感信号@@及其他重要信号@@进行包地处理@@@@，这样既可以提高@@该信号@@的@@抗干扰能力@@@@，也可以减少该信号@@对其他信号@@的@@干扰@@@@。如@@图@@@@10所示@@。
图@@10 包地处理@@
6. 铜箔处理@@
铜箔处理@@要求圆滑平整@@，不允许有长线或@@尖角@@，若不能避免@@，则在尖角@@、细长铜箔或@@铜箔的@@边缘处补几个地过孔@@。
7. 间距@@处理@@
射频线离相邻地平面边缘至少@@要有@@3W的@@宽度@@，且@@3W范围内不得有非接地过孔@@。
图@@11 间距@@
同层的@@射频线要作包地处理@@@@，并在地铜皮上加地过孔@@，孔间距@@应小于信号@@频率所对应波长@@(λ)的@@1／20，均匀排列整齐@@。包地铜皮边缘离射频线@@2W的@@宽度@@或@@@@3H的@@高度@@，H表示相邻介质层的@@总厚度@@。
三@@. 腔体@@处理@@
对整个@@RF电路@@，应把不同模块的@@射频单元用腔体@@隔离@@，特别是敏感电路@@和@@强烈辐射源之间@@，在大功率的@@多级放大器中@@，也应保证级与级之间的@@隔离@@。
整个电路@@支流放置好后@@，就是对屏蔽腔的@@处理@@，屏蔽腔体@@的@@处理有以下注意事项@@：
整个屏蔽腔体@@尽量做成规则形@@状@@，便于铸模@@。对于每一@@个屏蔽腔尽量做成长方形@@@@，避免正方形@@的@@屏蔽腔@@。
屏蔽腔的@@转角采用弧形@@@@，屏蔽金属腔体@@一@@般采用铸造成型@@，弧形@@的@@拐角便于铸造成型时候拔模@@。如@@图@@@@12所示@@。
图@@12 腔体@@
屏蔽腔体@@的@@周边是密封的@@@@，接口的@@线引入腔体@@一@@般采用带状线或@@微带线@@，而腔体@@内部不同模块采用微带线@@，不同腔体@@相连处采用开槽处理@@，开槽的@@宽度@@为@@3mm，微带线走在正中间@@。
腔体@@的@@拐角放置@@3mm的@@金属化孔@@，用来固定屏蔽壳@@，在每支长的@@腔体@@上也要均匀放置同等的@@金属化孔@@@@，用来加固支撑作用@@。
腔体@@一@@般做开窗处理@@，便于焊接屏蔽壳@@，腔体@@上一@@般厚@@2 mm以上@@，腔体@@上加@@2排开窗过孔屏@@，过孔相互错开@@，同一@@排过孔之间间距@@@@150MIL。
四@@. 结束语@@
射频电路@@@@PCB设计成败的@@关键@@在于如@@何减少电路@@辐射@@，从而提高@@抗干扰能力@@，但是在实际的@@布局@@与布线@@中一@@些问题的@@处理是相冲突的@@@@，因此@@如@@何寻求一@@个折中点@@，使@@整个射频电路@@@@的@@综合性能达到最优@@，是设计者必须要考虑的@@问题@@。
所有这些都要求设计者具有一@@定的@@实践经验和@@工程设计能力@@，但是要具备@@这些能力@@，每一@@个设计者都不可能一@@蹴而就的@@@@，只有从其他人那里借鉴经验@@，加上自己的@@不停摸索和@@思考@@，才能不断进步@@。
文章总结了工作中的@@一@@些设计经验@@，有利于提高@@射频电路@@@@@@PCB的@@抗干扰能力@@，帮助射频电路@@@@设计初学者少走不必要的@@弯路@@。
PCB射频电路@@@@四@@大基础特性@@
本文从射频界面@@、小的@@期望信号@@@@、大的@@干扰信号@@@@、相邻频道的@@干扰四@@个方面解读射频电路@@@@四@@大基础特性@@@@，并给出了在@@PCB设计过程中需要特别注意的@@重要因素@@。
1. 射频电路@@@@仿真之射频的@@界面@@
无线发射器和@@接收器@@在概念上@@，可分为基频与射频两个部份@@。基频包含发射器的@@输入信号@@之频率范围@@，也包含接收器@@的@@输出信号@@之频率范围@@。基频的@@频宽决定了数据在系统中可流动的@@基本速率@@。
基频是用来改善数据流的@@可靠度@@，并在特定的@@数据传输率之下@@，减少发射器施加在传输媒介@@（transmission medium）的@@负荷@@。
因此@@，PCB设计基频电路@@时@@，需要大量的@@信号@@处理工程知识@@。
发射器的@@射频电路@@@@能将已处理过的@@基频信号@@转换@@、升频至指定的@@频道中@@，并将此信号@@注入至传输媒体中@@。
相反的@@@@，接收器@@的@@射频电路@@@@能自传输媒体中取得信号@@@@，并转换@@、降频成基频@@。
发射器有两个主要的@@@@PCB设计目标@@：第一@@是它们必须尽可能在消耗最少功率的@@情况下@@，发射特定的@@功率@@。第二@@@@是它们不能干扰相邻频道内的@@@@收发机之正常运作@@。
就接收器@@而言@@@@，有三@@个主要的@@@@PCB设计目标@@：首先@@，它们必须准确地还原小信号@@@@；第二@@@@，它们必须能去除期望频道以外的@@干扰信号@@@@；最后一@@点与发射器一@@样@@，它们消耗的@@功率必须很小@@。
2. 射频电路@@@@仿真之大的@@干扰信号@@@@@@
接收器@@必须对小的@@信号@@很灵敏@@，即使@@有大的@@干扰信号@@@@@@（阻挡物@@）存在时@@。
这种情况出现在尝试接收一@@个微弱或@@远距的@@发射信号@@@@，而其附近有强大的@@发射器在相邻频道中广播@@。
干扰信号@@可能比期待信号@@大@@60~70 dB，且@@可以在接收器@@的@@输入阶段以大量覆盖的@@方式@@，或@@使@@接收器@@在输入阶段产生过多的@@噪声@@量@@，来阻断正常信号@@的@@接收@@。
如@@果接收器@@在输入阶段@@，被干扰源@@驱使@@进入非线性@@的@@区域@@，上述的@@那两个问题就会发生@@。为避免这些问题@@，接收器@@的@@前端@@必须是非常线性@@的@@@@。
因此@@，“线性@@”也是@@PCB设计接收器@@时的@@一@@个重要考虑因素@@。
由于接收器@@是窄频电路@@@@，所以非线性@@是以测量@@“交调失真@@（intermodulation distortion）”来统计的@@@@。
这牵涉到利用两个频率相近@@，并位于中心频带内@@（in band）的@@正弦波或@@余弦波来驱动输入信号@@@@，然后再测量其交互调变的@@乘积@@。
大体而言@@@@，SPICE是一@@种耗时耗成本的@@仿真软件@@，因为它必须执行许多次的@@循环运算以后@@，才能得到所需要的@@频率分辨率@@，以了解失真的@@情形@@@@。
3. 射频电路@@@@仿真之小的@@期望信号@@@@@@
接收器@@必须很灵敏地侦测到小的@@输入信号@@@@@@。一@@般而言@@@@，接收器@@的@@输入功率可以小到@@1 μV。
接收器@@的@@灵敏度被它的@@输入电路@@所产生的@@噪声@@所限制@@。因此@@，噪声是@@PCB设计接收器@@时的@@一@@个重要考虑因素@@。
而且@@@@，具备@@以仿真工具来预测噪声的@@能力是不可或@@缺的@@@@。附图@@一@@是一@@个典型的@@超外差@@（superheterodyne）接收器@@。接收到的@@信号@@先经过滤波@@，再以低噪声放大器@@（LNA）将输入信号@@放大@@。
然后利用第一@@个本地振荡器@@（LO）与此信号@@混合@@，以使@@此信号@@转换成中频@@（IF）。前端@@（front-end）电路@@的@@噪声@@效能主要取决于@@LNA、混合器@@（mixer）和@@LO。
虽然使@@用传统的@@@@SPICE噪声分析@@，可以寻找到@@LNA的@@噪声@@，但对于混合器@@和@@@@LO而言@@，它却是无用的@@@@，因为在这些区块中的@@噪声@@@@，会被很大的@@@@LO信号@@严重地影响@@。
小的@@输入信号@@要求接收器@@必须具有极大的@@放大功能@@，通常需要@@120 dB这么高的@@增益@@。在这么高的@@增益@@下@@，任何自输出端耦合@@（couple）回到输入端的@@信号@@都可能产生问题@@。
使@@用超外差接收器@@架构的@@重要原因是@@，它可以将增益分布在数个频率里@@，以减少耦合的@@机率@@。
这也使@@得第一@@个@@LO的@@频率与输入信号@@的@@频率不同@@，可以防止大的@@干扰信号@@@@@@“污染@@”到小的@@输入信号@@@@。
因为不同的@@理由@@，在一@@些无线通讯系统中@@，直接转换@@（direct conversion）或@@内差@@（homodyne）架构可以取代超外差架构@@。
在此架构中@@，射频输入信号@@是在单一@@步骤下直接转换@@成基频@@，因此@@，大部份的@@增益都在基频中@@，而且@@@@LO与输入信号@@的@@频率相同@@。
在这种情况下@@，必须了解少量耦合的@@影响力@@，并且@@必须建立起@@“杂散信号@@路径@@（stray signal path）”的@@详细模型@@，譬如@@@@：穿过基板@@（substrate）的@@耦合@@、封装脚位与焊线@@（bondwire）之间的@@耦合@@@@、和@@穿过电源线的@@耦合@@@@。
4. 射频电路@@@@仿真之相邻频道的@@干扰@@
失真也在发射器中扮演着重要的@@角色@@。发射器在输出电路@@所产生的@@非线性@@@@，可能使@@传送信号@@的@@频宽散布于相邻的@@频道中@@。这种现象称为@@“频谱的@@再成长@@（spectral regrowth）”。
在信号@@到达发射器的@@功率放大器@@（PA）之前@@，其频宽被限制着@@；但在@@PA内的@@@@“交调失真@@”会导致频宽再次增加@@。如@@果频宽增加的@@太多@@，发射器将无法符合其相邻频道的@@功率要求@@。
当传送数字调变信号@@时@@，实际上@@，是无法用@@SPICE来预测频谱的@@再成长@@@@。因为大约有@@1000个数字符号@@（symbol）的@@传送作业必须被仿真@@，以求得代表性的@@频谱@@，并且@@还需要结合高频率的@@载波@@，这些将使@@@@SPICE的@@瞬态分析变得不切实际@@。
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