射頻應用設計時的五大“黑色藝術”（一）

　　射頻電路板設計由于在理論上還有很多不確定性，因此常被形容為一種“黑色藝術”，但這個觀點只有部分正確，RF電路板設計也有許多可以遵循的準則和不應該被忽視的法則。

　　不過，在實際設計時，真正實用的技巧是當這些準則和法則因各種設計約束而無法準確地實施時如何對它們進行折衷處理。當然，有許多重要的RF設計課題值得討論，包括阻抗和阻抗匹配、絕緣層材料和層疊板以及波長和駐波等，在全面掌握各類設計原則前提下的仔細規劃是一次性成功設計的保證。

　　RF電路設計的常見問題

　　1、數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）和數字電路單獨工作，可能各自工作良好。但是，一旦將二者放在同一塊電路板上，使用同一個電源一起工作，整個系統很可能就不穩定。這主要是因為數字信號頻繁地在地和正電源（》3 V）之間擺動，而且周期特別短，常常是納秒級的。由于較大的振幅和較短的切換時間。使得這些數字信號包含大量且獨立于切換頻率的高頻成分。在模擬部分，從無線調諧回路傳到無線設備接收部分的信號一般小于lμV。因此數字信號與射頻信號之間的差別會達到120 dB。顯然．如果不能使數字信號與射頻信號很好地分離。微弱的射頻信號可能遭到破壞，這樣一來，無線設備工作性能就會惡化，甚至完全不能工作。

　　2、供電電源的噪聲干擾

　　射頻電路對于電源噪聲相當敏感，尤其是對毛刺電壓和其他高頻諧波。微控制器會在每個內部時鐘周期內短時間突然吸人大部分電流，這是由于現代微控制器都采用 CMOS工藝制造。因此。假設一個微控制器以lMHz的內部時鐘頻率運行，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電路RF部分的電源引腳，嚴重時可能導致工作失效。

　　3、不合理的地線

　　如果RF電路的地線處理不當，可能產生一些奇怪的現象。對于數字電路設計，即使沒有地線層，大多數數字電路功能也表現良好。而在RF頻段，即使一根很短的地線也會如電感器一樣作用。粗略地計算，每毫米長度的電感量約為l nH，433 MHz時10 toni PCB線路的感抗約27Ω。如果不采用地線層，大多數地線將會較長，電路將無法具有設計的特性。

　　4、天線對其他模擬電路部分的輻射干擾

　　在 PCB電路設計中，板上通常還有其他模擬電路。例如，許多電路上都有模，數轉換（ADC）或數／模轉換器（DAC）。射頻發送器的天線發出的高頻信號可能會到達ADC的模擬淙攵恕Ｒ蛭 魏蔚緶廢唄范伎贍莧縑煜咭謊⒊齷蚪郵誖F信號。如果ADC輸入端的處理不合理，RF信號可能在ADC輸入的ESD二極管內自激。從而引起ADC偏差。

　　一、射頻電路布局原則

　　在設計RF布局時，必須優先滿足以下幾個總原則：

　　（1）盡可能地把高功率RF放大器（HPA）和低噪音放大器（LNA）隔離開來，簡單地說，就是讓高功率RF發射電路遠離低功率RF接收電路；

　　（2）確保PCB板上高功率區至少有一整塊地，最好上面沒有過孔，當然，銅箔面積越大越好；

　　（3）電路和電源去耦同樣也極為重要；

　　（4）RF輸出通常需要遠離RF輸入；

　　（5）敏感的模擬信號應該盡可能遠離高速數字信號和RF信；