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射频电路的pcb是怎样设计的

发表时间:2022/04/07
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随着通信技术的发展,手持无线射频电路技术运用越来越广,如:无线寻呼机、手机、无线PDA等,其中的射频电路的性能指标直接影响整个产品的质量。这些掌上产品的一个最大特点就是小型化,而小型化意味着元器件的密度很大,这使得元器件(包括SMD、SMC

随着通信技术的发展,手持式射频电路技术的应用越来越广泛,如无线寻呼机、移动电话、无线PDA等。射频电路的性能指标直接影响整个产品的质量。这些手持产品的一个最大特点就是小型化,也就是说元器件的密度非常高,使得元器件(包括SMD、SMC、裸片等)相互干扰。)非常突出。如果电磁干扰信号处理不当,可能会导致整个电路系统无法正常工作。因此,在设计射频电路PCB时,如何防止和抑制电磁干扰,提高电磁兼容性成为一个非常重要的课题。同样的电路,不同的PCB设计结构,其性能指标会相差很大。本文讨论了如何利用Protel99 SE软件实现手持产品射频电路PCB的性能指标,以满足电磁兼容性的要求。

1板的选择

印刷电路板的基板包括有机和无机两大类。基板最重要的特性是介电常数εr、耗散因数(或介电损耗)tanδ、热膨胀系数CET和吸湿率。εr影响电路阻抗和信号传输速率。对于高频电路,介电常数容差是最重要的因素,应选择介电常数容差小的基板。

2 PCB设计流程

由于Protel99 SE软件的使用不同于Protel 98软件,首先简单讨论一下用Protel99 SE软件进行PCB设计的过程。

(1)由于Protel99

SE采用项目数据库模式管理,在Windows 99下是隐式的,所以要建立一个数据库文件来管理设计好的电路原理图和PCB版图。

②原理图的设计。为了实现网络连接,原理设计中使用的所有组件都必须存在于组件库中,否则需要在SCHLIB中制作所需的组件并存储在存储文件中。然后,只需从元件库中调用需要的元件,按照设计好的电路图进行连接即可。

③原理图设计完成后,可以形成网络表进行PCB设计。

④PCB设计。

A.PCB形状和尺寸的确定。根据所设计的PCB在产品中的位置,在空之间的尺寸和形状,以及与其他元件的配合,确定PCB的形状和尺寸。使用放置轨迹命令在机械层上绘制PCB的轮廓。

B.根据SMT的要求,制作定位孔,观察孔,参考点等。在PCB上。

C.部件制造。如果需要使用一些元件库中不存在的特殊元件,需要在布局前制作元件。在Protel99 SE中制造组件的过程相对简单。在“设计”菜单中选择“制作库”命令后,将进入组件制造窗口,然后在“工具”菜单中选择“新建组件”命令来设计组件。这时只需要根据实际元件的形状和尺寸在顶层的某个位置画出对应的焊盘,编辑成需要的焊盘(包括焊盘的形状、尺寸、内径和角度,以及焊盘对应的管脚名称),然后用PLACE TRACK命令画出顶层覆盖层中元件的最大形状,取一个元件名,存储在元件库中。

D.元件制造完成后,进行布局和布线。下面将详细讨论这两个部分。

E.上述过程完成后,必须进行检查。一方面包括电路原理的检查,另一方面需要检查两者之间的匹配和组装问题。电路原理可以手工检查,也可以通过网络自动检查(原理图形成的网络可以和PCB形成的网络对比)。

F.检查后,将文件存档并输出。在Protel99 SE中,必须使用“文件”选项中的“导出”命令将文件存储在指定的路径和文件中(“导入”命令是将文件转移到Protel99 SE中)。注意:执行Protel99 SE中“文件”选项中的“将副本另存为…”命令后,所选的文件名在Windows 98中不可见,因此在资源管理器中也看不到该文件。这与Protel 98中的“另存为…”功能并不完全相同。

3组件布局

由于SMT一般采用红外炉热流焊来实现元器件的焊接,元器件的布局影响焊点的质量,进而影响产品的良率。对于射频电路PCB设计,电磁兼容要求每个电路模块尽量不产生电磁辐射,具有一定的抗电磁干扰能力。因此,元器件的布局也直接影响电路本身的干扰和抗干扰能力,也直接关系到所设计电路的性能。因此,在设计射频电路PCB时,不仅要考虑普通PCB设计的布局,还要考虑如何降低射频电路各部分之间的相互干扰,如何降低电路本身对其他电路的干扰以及电路本身的抗干扰能力。根据经验,射频电路的效果不仅取决于射频电路板本身的性能指标,还取决于与CPU处理板的交互。因此,在设计PCB时,合理布局尤为重要。

总布置原则:元器件尽量按同一方向布置,选择PCB进入熔锡系统的方向可以减少甚至避免焊锡不良现象;根据经验,元件之间至少要有0.5mm的间距,才能满足元件熔锡的要求。如果PCB板的空允许,元件之间的间距应该尽可能宽。对于双面板,SMD和SMC元件应设计在一侧,分立元件应设计在另一侧。

布局应注意:

*首先确定接口元件在PCB板上与其他PCB板或系统的位置,注意接口元件之间的协调(如元件方向等。).

*由于掌上电脑产品体积较小,组件之间的排列非常紧凑,因此必须优先考虑较大的组件,确定相应的位置,并考虑相互间的协调。

*仔细分析电路结构,阻塞电路(如高频放大电路、混频电路和解调电路等。),尽量将强电信号与弱电信号分开,将数字信号电路与模拟信号电路分开,尽量将功能相同的电路布置在一定范围内,以减少信号回路面积;某些电路的滤波网络必须就近连接,这样不仅可以减少辐射,还可以降低干扰的概率。

*根据使用中单元电路对电磁兼容性的敏感度进行分组。电路中易受干扰的元件也要尽量避开干扰源(如数据处理板上CPU的干扰等。)布局的时候。

4布线

元器件布局基本完成后,即可开始布线。布线的基本原则是:在组装密度允许的情况下,尽可能选择低密度布线设计,信号布线尽量粗细,有利于阻抗匹配。

对于射频电路来说,信号线的方向、宽度、线间距设计不合理,可能造成信号传输线之间的交叉干扰;另外,系统电源本身还存在噪声干扰,所以在设计射频电路PCB时,需要综合考虑,合理布线。

布线时,所有走线应远离PCB的边框(约2mm),以避免PCB制造过程中潜在的断线或断线。电源线尽量宽,以降低环路电阻,同时电源线和地线的方向要与数据传输的方向一致,以提高抗干扰能力;信号线应尽可能短,过孔的数量应尽可能减少;元件之间的连接越短越好,以减少分布参数和相互电磁干扰;不兼容的信号线要远离,尽量避免平行布线,而正向两侧的信号线要相互垂直;布线时,在需要拐弯的地址,宜采用135°的角度,避免转直角。

布线时,直接接在焊盘上的线不要太宽,布线尽量远离断开的元器件,避免短路;过孔不要画在元器件上,尽量远离断开的元器件,避免生产中出现虚焊、连焊、短路等现象。

在射频电路PCB设计中,电源线和地线的正确布线尤为重要,合理的设计是克服电磁干扰最重要的手段。PCB上相当一部分干扰源是由电源和地线产生的,其中地线引起的噪声干扰最大。

地线容易形成电磁干扰的主要原因是地线的阻抗。当有电流流过地线时,地线上会产生电压,从而产生地线的回路电流,形成地线的回路干扰。当多个电路共用一段地线时,会形成公共阻抗耦合,产生所谓的地线噪声。因此,在对射频电路PCB的接地线进行布线时,应做到以下几点:

*首先把电路分块,射频电路基本可以分为高频放大、混频、解调、本振等部分。需要为每个电路模块提供一个公共的电位参考点,也就是每个模块电路的地线,这样就可以在不同的电路模块之间传输信号。然后总结在射频电路PCB接地线的地方,也就是总地线里。因为只有一个参考点,不存在公共阻抗耦合,所以不存在相互干扰的问题。

*数字区和模拟区应尽可能用地线隔离,数字地和模拟地分开,最后接电源地。

*电路内部各部分地线注意单点接地的原则,尽量减少信号回路面积,就近与对应滤波电路的地址连接。

*如果空之间允许,最好用地线隔离各个模块,防止它们之间的信号耦合效应。

结论5

射频PCB设计的关键在于如何降低辐射能力,如何提高抗干扰能力。合理的布局布线是射频PCB设计的保证。本文介绍的方法有利于提高射频电路PCB设计的可靠性,解决电磁干扰问题,进而达到电磁兼容的目的。

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