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        對于射頻電路板抗干擾的設計

        作者:新捷仕覆銅板      2019-03-18

        摘要

        為保證電路性能,在進行射頻電路印制電路板( PCB)設計時應考慮電磁兼容性,這對于減小系統電磁信息輻射具有重要的意義。文中重點討論按元器件的布局與布線原則來最大限度地實現電路的性能指標,達到抗干擾的設計目的。通過幾個實驗測試事例,分析了影響印制板抗干擾性能的幾個不同因素,說明了印制板制作過程中應采取的實際的解決辦法。


        引言

        隨著通信技術的發展,無線射頻電路技術運用越來越廣,其中的射頻電路的性能指標直接影響整個產品的質量,射頻電路印制電路板( PCB)的抗干擾設計對于減小系統電磁信息輻射具有重要的意義。射頻電路PCB的密度越來越高, PCB設計的好壞對抗干擾能力影響很大,同一電路,不同的PCB設計結構,其性能指標會相差很大。電磁干擾信號如果處理不當,可能造成整個電路系統的無法正常工作,因此如何防止和抑制電磁干擾,提高電磁兼容性,就成為設計射頻電路PCB時的一個非常重要的課題。

        電磁兼容性EMC是指電子系統在規定的電磁環境中按照設計要求能正常工作的能力。電子系統所受的電磁干擾不僅來自電場和磁場的輻射,也有線路公共阻抗、導線間耦合和電路結構的影響。在研制設計電路時,希望設計的印制電路板盡可能不易受外界干擾的影響,而且也盡可能小地干擾影響別的電子系統。

        設計印制板首要的任務是對電路進行分析,確定關鍵電路。這就是要識別哪些電路是干擾源,哪些電路是敏感電路,弄清干擾源可能通過什么路徑干擾敏感電路。射頻電路工作頻率高,干擾源主要是通過電磁輻射來干擾敏感電路,因此射頻電路PCB板抗干擾設計的目的是減小PCB板的電磁輻射和PCB 板上電路之間的串擾。


        1、射頻電路板設計


        1.1、元器件的布局

        由于SMT一般采用紅外爐熱流焊來實現元器件的焊接,因而元器件的布局影響到焊點的質量,進而影響到產品的成品率。而對于射頻電路PCB設計而言, 電磁兼容性要求每個電路模塊盡量不產生電磁輻射,并且具有一定的抗電磁干擾能力,因此元器件的布局也影響到電路本身的干擾及抗干擾能力,直接關系到所設計電路的性能。故在進行射頻電路PCB設計時除了要考慮普通PCB設計時的布局外,主要還須考慮如何減小射頻電路中各部分之間的相互干擾、如何減小電路本身對其他電路的干擾以及電路本身的抗干擾能力。

        根據經驗,射頻電路效果的好壞不僅取決于射頻電路板本身的性能指標,很大部分還取決于與CPU處理板間的相互影響,因此在進行PCB設計時,合理布局顯得尤為重要。布局的總原則是元器件應盡可能同一方向排列,通過選擇PCB進入熔錫系統的方向來減少甚至避免焊接不良的現象;根據經驗元器件間最少要有 0.5mm的間距才能滿足元器件的熔錫要求,若PCB板的空間允許,元器件的間距應盡可能寬。對于雙面板一般應設計一面為SMD及SMC元件,另一面則為分立元件。


        布局中應注意 :


         ?。?)首先確定與其他PCB 板或系統的接口元器件在PCB板上的位置,必須注意接口元器件間的配合問題(加元器件的方向等) ;


         ?。?)因為掌上用品的體積都很小,元器件間排列很緊湊,因此對于體積較大的元器件,必須優先考慮,確定出相應位置,并考慮相互間的配合問題;


         ?。?)認真分析電路結構,對電路進行分塊處理(加高頻放大電路、混頻電路及解調電路等) ,盡可能將強電信號和弱電信號分開,將數字信號電路和模擬信號電路分開,完成同一功能的電路應盡量安排在一定的范圍之內,從而減小信號環路面積;各部分電路的濾波網絡必須就近連接,這樣不僅可以減小輻射,而且可以減少被干擾的機率,提高電路的抗干擾能力;


         ?。?)根據單元電路在使用中對電磁兼容性敏感程度不同進行分組。對于電路中易受干擾部分的元器件在布局時還應盡量避開干擾源(比如來自數據處理板上CPU的干擾等) 。


          1.2、布線

        在基本完成元器件的布局后,就可開始布線了。布線的基本原則為:在組裝密度許可情況下,盡量選用低密度布線設計,并且信號走線盡量粗細一致,有利于阻抗匹配。

        對于射頻電路,信號線的走向、寬度、線間距的不合理設計,可能造成信號傳輸線之間的交叉干擾;另外,系統電源自身還存在噪聲干擾,所以在設計時頻電路PCB時一定要綜合考慮,合理布線。布線時,所有走線應遠離PCB板的邊框2 mm左右,以免PCB板制作時造成斷線或有斷線的隱患。

        電源線要盡可能寬,以減少環路電阻,同時使電源線、地線的走向和數據傳遞的方向一致,以提高抗干擾能力;所布信號線應盡可能短,并盡量減少過孔數目;各元器件間的連線越短越好,以減少分布參數和相互間的電磁干擾;對不相容的信號線應盡量相互遠離,且盡量避免平行走線,而在正反兩面的信號線應相互垂直;布線時在需要拐角的地方應以135。


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