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射頻
閱讀:43260時(shí)間:2010-12-02 09:58:17

  射頻(簡(jiǎn)稱RF)射頻就是射頻電流,它是一種高頻交流變化電磁波的簡(jiǎn)稱。每秒變化小于1000次的交流電稱為低頻電流,大于10000次的稱為高頻電流,而射頻就是這樣一種高頻電流。通常是指30MHz ~ 4GHz頻段。

特性

  一方面,隨著頻率升高到射頻頻段,通常在分析DC和低頻電路時(shí)樂于采用的基爾霍夫定律、歐姆定律以及電壓電流的分析工具,已不精確或不再適用。分布參數(shù)的影響不容忽略。

  另一方面,純正采用電磁場(chǎng)理論方法,盡管可以很好的全波分析和計(jì)及分布參數(shù)等的影響,但很難觸及高頻放大器、VCO 、 混頻器等實(shí)用內(nèi)容。

  舉例說明分布參數(shù)的影響:

  電阻、電容、電感等常用器件,頻率較低時(shí),忽略分布參數(shù),其模型為:


  而考慮分布參數(shù)時(shí),其模型分別為:


  以某一空心繞線電感為例:

  當(dāng)然,一個(gè)射頻工程師的工作,不僅僅是考慮分布參數(shù)的影響就夠了。

識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

  一、射頻技術(shù)原理

  射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification,簡(jiǎn)稱RFID)是一種利用無(wú)線電射頻信號(hào)進(jìn)行物體識(shí)別的新興技術(shù)。射頻識(shí)別系統(tǒng)一般包括電子標(biāo)簽、閱讀器和其他外圍設(shè)備。射頻識(shí)別系統(tǒng)所采用的技術(shù)為微波反射技術(shù),是基于電子標(biāo)簽內(nèi)微波天線的負(fù)載阻抗隨存儲(chǔ)的電子數(shù)據(jù)變化的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)對(duì)電子標(biāo)簽內(nèi)電子數(shù)據(jù)的讀取。標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后,接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào),憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息,或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào),解讀器讀取信息并解碼后,送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

  射頻技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)非接觸識(shí)讀,識(shí)讀距離可從十幾厘米到幾十米;不需要光源;使用壽命長(zhǎng);識(shí)讀距離遠(yuǎn);抗惡劣環(huán)境能力強(qiáng);安全性高;可同時(shí)識(shí)別多個(gè)對(duì)象,數(shù)據(jù)的記憶容量大;可不需人力介入操作。射頻技術(shù)可應(yīng)用于產(chǎn)品防偽、物品追蹤、自動(dòng)收費(fèi),尤其在物流管理系統(tǒng)中,應(yīng)用非常廣泛。

  二、物流管理系統(tǒng)

  物流是物品在一定時(shí)間里的空間運(yùn)動(dòng),物流的目標(biāo)在于以最小的費(fèi)用滿足消費(fèi)者的物流需求。2007年中國(guó)物流企業(yè)信息化推進(jìn)大會(huì)在北京舉行。大會(huì)指出,我國(guó)目前的物流產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀是物流信息化程度低,信息化系統(tǒng)功能欠完善,我國(guó)今后物流發(fā)展的主要任務(wù)是鼓勵(lì)生產(chǎn)流通企業(yè)應(yīng)用現(xiàn)代物流管理技術(shù),改善傳統(tǒng)企業(yè)的管理,促進(jìn)流通的現(xiàn)代化。

  三、射頻技術(shù)在物流管理中的應(yīng)用

  射頻技術(shù)在物流配送中的應(yīng)用可分為商品的入庫(kù)、出庫(kù)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸跟蹤、配送等。RFID技術(shù)可以加快供應(yīng)鏈的運(yùn)轉(zhuǎn),提高物流管理的效率。

  1.商品出庫(kù)與入庫(kù)

  物資配送中心所派車隊(duì)進(jìn)入倉(cāng)儲(chǔ)中心時(shí)通過門禁,閱讀器讀取到射頻標(biāo)簽信息并在倉(cāng)儲(chǔ)中心系統(tǒng)中顯示此時(shí)車隊(duì)所載物資為空。車隊(duì)裝載物資完畢離開發(fā)物倉(cāng)庫(kù)時(shí)再次通過門禁,物流系統(tǒng)將出庫(kù)物資信息寫入到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中并上報(bào)給物資配送中心,這樣就等于射頻標(biāo)簽承載了其所運(yùn)物資的相關(guān)信息,自動(dòng)完成物資出庫(kù),此時(shí)運(yùn)送物資的車輛和物資進(jìn)入在途狀態(tài)。運(yùn)輸車隊(duì)到達(dá)收物倉(cāng)庫(kù)時(shí)再次通過門禁,閱讀器讀取到射頻標(biāo)簽中的信息后傳輸給倉(cāng)儲(chǔ)中心系統(tǒng),系統(tǒng)即顯示待入庫(kù)物資的相關(guān)信息并寫入數(shù)據(jù)庫(kù),自動(dòng)完成物資入庫(kù),并上報(bào)給物資配送中心,通知物流配送中心配送任務(wù)已經(jīng)完成。

  2.存儲(chǔ)與庫(kù)存盤點(diǎn)

  在倉(cāng)庫(kù)里,射頻技術(shù)最廣泛的應(yīng)用是存取貨物與庫(kù)存盤點(diǎn),它能用來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的商品的登記、存貨和取貨等操作。在倉(cāng)儲(chǔ)管理中,通過將供應(yīng)計(jì)劃系統(tǒng)與射頻識(shí)別技術(shù)相結(jié)合,能夠高效地完成各種操作�?稍鰪�(qiáng)作業(yè)的準(zhǔn)確性和快捷性,提高服務(wù)質(zhì)量,降低成本,減少物流中由于偷竊、損害、出貨錯(cuò)誤等造成的損耗,實(shí)現(xiàn)快速供貨并限度地減少儲(chǔ)存成本。

  3.運(yùn)輸跟蹤

  在運(yùn)輸管理中,通過在貨物和車輛上貼RFID標(biāo)簽,完成設(shè)備的跟蹤控制。接收裝置收到RFID標(biāo)簽信息后,連同接收地的位置信息上傳至通信衛(wèi)星,再由衛(wèi)星傳送給運(yùn)輸調(diào)度中心,送入數(shù)據(jù)庫(kù)中。利用射頻技術(shù)可準(zhǔn)確、迅速地完成配送任務(wù)并實(shí)現(xiàn)對(duì)在途物資的跟蹤。在物資運(yùn)輸期間,物資配送中心根據(jù)發(fā)/收物倉(cāng)儲(chǔ)中心上報(bào)的數(shù)據(jù)可知在途物資的名稱、品種和數(shù)量等信息,達(dá)到在途物資的可見性。

  4.物流配送

  在配送環(huán)節(jié),采用射頻技術(shù)能大大加快配送的速度和提高揀選與分發(fā)過程的效率與準(zhǔn)確率,并能減少人工、降低配送成本。到達(dá)中央配送中心的所有商品都貼有RFID標(biāo)簽,在進(jìn)入中央配送中心時(shí),托盤通過一個(gè)門閱讀器,讀取托盤上所有貨箱上的標(biāo)簽內(nèi)容。系統(tǒng)將這些信息與發(fā)貨記錄進(jìn)行核對(duì),以檢測(cè)出可能的錯(cuò)誤,然后將RFID標(biāo)簽更新為的商品存放地點(diǎn)和狀態(tài)。這樣就確保了精確的庫(kù)存控制,甚至可確切了解目前有多少貨箱處于轉(zhuǎn)運(yùn)途中、轉(zhuǎn)運(yùn)的始發(fā)地和目的地,以及預(yù)期的到達(dá)時(shí)間等信息。RFID技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)合理的產(chǎn)品庫(kù)存控制和智能物流技術(shù)。借助電子標(biāo)簽,可以實(shí)現(xiàn)商品對(duì)原料、半成品、成品、運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、配送、上架、最終銷售,甚至退貨處理等環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,使整個(gè)供應(yīng)鏈管理顯得透明而高效。

  四、RFID的發(fā)展方向

  RFID與其他新興技術(shù)一樣,仍存在很多問題。缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是制約RFID發(fā)展的重要因素。RFID的成本過高是抑制RFID技術(shù)的關(guān)鍵問題。其成本主要是標(biāo)簽、讀寫設(shè)備及相關(guān)管理軟件的成本。其中,由于標(biāo)簽將貼于單件產(chǎn)品上,數(shù)量巨大,標(biāo)簽成本的降低,將是RFID成本降低的重要部分。采用RFID技術(shù)的好處是可以對(duì)企業(yè)的供應(yīng)鏈進(jìn)行透明管理,但同時(shí)會(huì)使個(gè)人隱私受到影響。因此,RFID的安全性也非常令人關(guān)注,需要盡快推出增強(qiáng)安全性能的RFID產(chǎn)品。RFID的讀取仍存在錯(cuò)讀率高的問題。

  射頻技術(shù)在物流管理系統(tǒng)中的應(yīng)用,提高了商品入庫(kù)、商品配送和管理的工作效率,減少了人力資源的浪費(fèi),提高了人員的利用率,射頻技術(shù)作為供應(yīng)鏈下物流管理硬件將會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

電路板設(shè)計(jì)技巧

  必須仔細(xì)注意整個(gè)設(shè)計(jì)過程中每個(gè)步驟及每個(gè)細(xì)節(jié),這意味著必須在設(shè)計(jì)開始階段就要進(jìn)行徹底的、仔細(xì)的規(guī)劃,并對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)步驟的進(jìn)展進(jìn)行全面持續(xù)的*估。而這種細(xì)致的設(shè)計(jì)技巧正是國(guó)內(nèi)大多數(shù)電子企業(yè)文化所欠缺的。

  近幾年來(lái),由于藍(lán)芽設(shè)備、無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)設(shè)備,和行動(dòng)電話的需求與成長(zhǎng),促使業(yè)者越來(lái)越關(guān)注RF電路設(shè)計(jì)的技巧。從過去到現(xiàn)在,RF電路板設(shè)計(jì)如同電磁干擾(EMI)問題一樣,一直是工程師們最難掌控的部份,甚至是夢(mèng)魘。若想要一次就設(shè)計(jì)成功,必須事先仔細(xì)規(guī)劃和注重細(xì)節(jié)才能奏效。

  射頻(RF)電路板設(shè)計(jì)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(shù)」(black art) 。但這只是一種以偏蓋全的觀點(diǎn),RF電路板設(shè)計(jì)還是有許多可以遵循的法則。不過,在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),真正實(shí)用的技巧是當(dāng)這些法則因各種限制而無(wú)法實(shí)施時(shí),如何對(duì)它們進(jìn)行折衷處理。重要的RF設(shè)計(jì)課題包括:阻抗和阻抗匹配、絕緣層材料和層疊板、波長(zhǎng)和諧波...等,本文將集中探討與RF電路板分區(qū)設(shè)計(jì)有關(guān)的各種問題。

  微過孔的種類

  電路板上不同性質(zhì)的電路必須分隔,但是又要在不產(chǎn)生電磁干擾的情況下連接,這就需要用到微過孔(microvia)。通常微過孔直徑為0.05mm至0.20mm,這些過孔一般分為三類,即盲孔(blind via)、埋孔(bury via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷線路板的頂層和底層表面,具有一定深度,用于表層線路和下面的內(nèi)層線路的連接,孔的深度通常不超過一定的比率(孔徑)。埋孔是指位于印刷線路板內(nèi)層的連接孔,它不會(huì)延伸到線路板的表面。上述兩類孔都位于線路板的內(nèi)層,層壓前利用通孔成型制程完成,在過孔形成過程中可能還會(huì)重疊做好幾個(gè)內(nèi)層。第三種稱為通孔,這種孔穿過整個(gè)線路板,可用于實(shí)現(xiàn)內(nèi)部互連或作為組件的黏著定位孔。

  采用分區(qū)技巧

  在設(shè)計(jì)RF電路板時(shí),應(yīng)盡可能把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔離開來(lái)。簡(jiǎn)單的說RF接,就是讓高功率RF發(fā)射電路遠(yuǎn)離低功率收電路。如果PCB板上有很多空間,那么可以很容易地做到這一點(diǎn)。但通常零組件很多時(shí),PCB空間就會(huì)變的很小,因此這是很難達(dá)到的�?梢园阉鼈兎旁赑CB板的兩面,或者讓它們交替工作,而不是同時(shí)工作。高功率電路有時(shí)還可包括RF緩沖器(buffer)和壓控振蕩器(VCO)。

  設(shè)計(jì)分區(qū)可以分成實(shí)體分區(qū)(physical partitioning)和電氣分區(qū)(Electrical partitioning)。實(shí)體分區(qū)主要涉及零組件布局、方位和屏蔽等問題;電氣分區(qū)可以繼續(xù)分成電源分配、RF走線、敏感電路和信號(hào)、接地等分區(qū)。

  實(shí)體分區(qū)

  零組件布局是實(shí)現(xiàn)一個(gè)優(yōu)異RF設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,最有效的技術(shù)是首先固定位于RF路徑上的零組件,并調(diào)整其方位,使RF路徑的長(zhǎng)度減到最小。并使RF輸入遠(yuǎn)離RF輸出,并盡可能遠(yuǎn)離高功率電路和低功率電路。

  最有效的電路板堆棧方法是將主接地安排在表層下的第二層,并盡可能將RF線走在表層上。將RF路徑上的過孔尺寸減到最小不僅可以減少路徑電感,而且還可以減少主接地上的虛焊點(diǎn),并可減少RF能量泄漏到層疊板內(nèi)其它區(qū)域的機(jī)會(huì)。

  在實(shí)體空間上,像多級(jí)放大器這樣的線性電路通常足以將多個(gè)RF區(qū)之間相互隔離開來(lái),但是雙工器、混頻器和中頻放大器總是有多個(gè)RF/IF信號(hào)相互干擾,因此必須小心地將這一影響減到最小。RF與IF走線應(yīng)盡可能走十字交叉,并盡可能在它們之間隔一塊接地面積。正確的RF路徑對(duì)整塊PCB板的性能而言非常重要,這也就是為什么零組件布局通常在行動(dòng)電話PCB板設(shè)計(jì)中占大部份時(shí)間的原因。

  在行動(dòng)電話PCB板上,通�?梢詫⒌驮胍舴糯笃麟娐贩旁赑CB板的某一面,而高功率放大器放在另一面,并最終藉由雙工器在同一面上將它們連接到RF天線的一端和基頻處理器的另一端。這需要一些技巧來(lái)確保RF能量不會(huì)藉由過孔,從板的一面?zhèn)鬟f到另一面,常用的技術(shù)是在兩面都使用盲孔。可以藉由將盲孔安排在PCB板兩面都不受RF干擾的區(qū)域,來(lái)將過孔的不利影響減到最小。

  金屬屏蔽罩

  有時(shí),不太可能在多個(gè)電路區(qū)塊之間保留足夠的區(qū)隔,在這種情況下就必須考慮采用金屬屏蔽罩將射頻能量屏蔽在RF區(qū)域內(nèi),但金屬屏蔽罩也有副作用,例如:制造成本和裝配成本都很高。

  外形不規(guī)則的金屬屏蔽罩在制造時(shí)很難保證高精密度,長(zhǎng)方形或正方形金屬屏蔽罩又使零組件布局受到一些限制;金屬屏蔽罩不利于零組件更換和故障移位;由于金屬屏蔽罩必須焊在接地面上,而且必須與零組件保持一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x,因此需要占用寶貴的PCB板空間。

  盡可能保證金屬屏蔽罩的完整非常重要,所以進(jìn)入金屬屏蔽罩的數(shù)字信號(hào)線應(yīng)該盡可能走內(nèi)層,而且將信號(hào)線路層的下一層設(shè)為接地層。RF信號(hào)線可以從金屬屏蔽罩底部的小缺口和接地缺口處的布線層走線出去,不過缺口處周圍要盡可能被廣大的接地面積包圍,不同信號(hào)層上的接地可藉由多個(gè)過孔連在一起。

  盡管有以上的缺點(diǎn),但是金屬屏蔽罩仍然非常有效,而且常常是隔離關(guān)鍵電路的解決方案。

  電源去耦電路

  此外,恰當(dāng)而有效的芯片電源去耦(decouple)電路也非常重要。許多整合了線性線路的RF芯片對(duì)電源的噪音非常敏感,通常每個(gè)芯片都需要采用高達(dá)四個(gè)電容和一個(gè)隔離電感來(lái)濾除全部的電源噪音。(圖一)

芯片電源去耦電路

  圖一 芯片電源去耦電路

  最小電容值通常取決于電容本身的諧振頻率和接腳電感,C4的值就是據(jù)此選擇的。C3和C2的值由于其自身接腳電感的關(guān)系而相對(duì)比較大,從而RF去耦效果要差一些,不過它們較適合于濾除較低頻率的噪音信號(hào)。RF去耦則是由電感L1完成的,它使RF信號(hào)無(wú)法從電源線耦合到芯片中。因?yàn)樗械淖呔都是一條潛在的既可接收也可發(fā)射RF信號(hào)的天線,所以,將射頻信號(hào)與關(guān)鍵線路、零組件隔離是必須的。

  這些去耦組件的實(shí)體位置通常也很關(guān)鍵。這幾個(gè)重要組件的布局原則是:C4要盡可能靠近IC接腳并接地,C3必須最靠近C4,C2必須最靠近C3,而且IC接腳與C4的連接走線要盡可能短,這幾個(gè)組件的接地端(尤其是C4)通常應(yīng)當(dāng)藉由板面下個(gè)接地層與芯片的接地腳相連。將組件與接地層相連的過孔應(yīng)該盡可能靠近PCB板上的組件焊盤,是使用打在焊盤上的盲孔將連接線電感減到最小,電感L1應(yīng)該靠近C1。

  一個(gè)集成電路或放大器常常具有一個(gè)開集極(open collector)輸出,因此需要一個(gè)上拉電感(pullup inductor)來(lái)提供一個(gè)高阻抗RF負(fù)載和一個(gè)低阻抗直流電源,同樣的原則也適用于對(duì)這一電感的電源端進(jìn)行去耦。有些芯片需要多個(gè)電源才能工作,因此可能需要兩到三套電容和電感來(lái)分別對(duì)它們進(jìn)行去耦處理,如果該芯片周圍沒有足夠的空間,那么去耦效果可能不佳。

  尤其需要特別注意的是:電感極少平行靠在一起,因?yàn)檫@將形成一個(gè)空芯變壓器,并相互感應(yīng)產(chǎn)生干擾信號(hào),因此它們之間的距離至少要相當(dāng)于其中之一的高度,或者成直角排列以使其互感減到最小。

  電氣分區(qū)

  電氣分區(qū)原則上與實(shí)體分區(qū)相同,但還包含一些其它因素�,F(xiàn)代行動(dòng)電話的某些部份采用不同工作電壓,并借助軟件對(duì)其進(jìn)行控制,以延長(zhǎng)電池工作壽命。這意味著行動(dòng)電話需要運(yùn)行多種電源,而這產(chǎn)生更多的隔離問題。電源通常由連接線(connector)引入,并立即進(jìn)行去耦處理以濾除任何來(lái)自電路板外部的噪音,然后經(jīng)過一組開關(guān)或穩(wěn)壓器,之后,進(jìn)行電源分配。

  在行動(dòng)電話里,大多數(shù)電路的直流電流都相當(dāng)小,因此走線寬度通常不是問題,不過,必須為高功率放大器的電源單獨(dú)設(shè)計(jì)出一條盡可能寬的大電流線路,以使發(fā)射時(shí)的壓降(voltage drop)能減到。為了避免太多電流損耗,需要利用多個(gè)過孔將電流從某一層傳遞到另一層。此外,如果不能在高功率放大器的電源接腳端對(duì)它進(jìn)行充分的去耦,那么高功率噪音將會(huì)輻射到整塊電路板上,并帶來(lái)各種各樣的問題。高功率放大器的接地相當(dāng)重要,并經(jīng)常需要為其設(shè)計(jì)一個(gè)金屬屏蔽罩。

  RF輸出必須遠(yuǎn)離RF輸入

  在大多數(shù)情況下,必須做到RF輸出遠(yuǎn)離RF輸入。這原則也適用于放大器、緩沖器和濾波器。在最壞的情況下,如果放大器和緩沖器的輸出以適當(dāng)?shù)南辔缓驼穹答伒剿鼈兊妮斎攵耍敲此鼈兙陀锌赡墚a(chǎn)生自激振蕩。它們可能會(huì)變得不穩(wěn)定,并將噪音和互調(diào)相乘信號(hào)(intermodulation products)添加到RF信號(hào)上。

  如果射頻信號(hào)線從濾波器的輸入端繞回輸出端,這可能會(huì)嚴(yán)重?fù)p害濾波器的帶通特性。為了使輸入和輸出得到良好的隔離,首先在濾波器周圍必須是一塊主接地面積,其次濾波器下層區(qū)域也必須是一塊接地面積,并且此接地面積必須與圍繞濾波器的主接地連接起來(lái)。把需要穿過濾波器的信號(hào)線盡可能遠(yuǎn)離濾波器接腳也是個(gè)好方法。此外,整塊電路板上各個(gè)地方的接地都要十分小心,否則可能會(huì)在不知不覺中引入一條不希望發(fā)生的耦合信道。(圖二)詳細(xì)說明了這一接地辦法。

  有時(shí)可以選擇走單端(single-ended)或平衡的RF信號(hào)線(balanced RF traces),有關(guān)串音(crosstalk)和EMC/EMI的原則在這里同樣適用。平衡RF信號(hào)線如果走線正確的話,可以減少噪音和串音,但是它們的阻抗通常比較高。而且為了得到一個(gè)阻抗匹配的信號(hào)源、走線和負(fù)載,需要保持一個(gè)合理的線寬,這在實(shí)際布線時(shí)可能會(huì)有困難。

濾波器四周被接地面(綠色區(qū)域)包圍

  圖二 濾波器四周被接地面(綠色區(qū)域)包圍

  緩沖器

  緩沖器可以用來(lái)提高隔離效果,因?yàn)樗砂淹粋(gè)信號(hào)分為兩個(gè)部份,并用于驅(qū)動(dòng)不同的電路。尤其是本地振蕩器可能需要緩沖器來(lái)驅(qū)動(dòng)多個(gè)混頻器。當(dāng)混頻器在RF頻率處到達(dá)共模隔離(common mode isolation)狀態(tài)時(shí),它將無(wú)法正常工作。緩沖器可以很好地隔離不同頻率處的阻抗變化,從而電路之間不會(huì)相互干擾。

  緩沖器對(duì)設(shè)計(jì)的幫助很大,它們可以緊跟在需要被驅(qū)動(dòng)電路的后面,從而使高功率輸出走線非常短,由于緩沖器的輸入信號(hào)電平比較低,因此它們不易對(duì)板上的其它電路造成干擾。

  壓控振蕩器

  壓控振蕩器(VCO)可將變化的電壓轉(zhuǎn)換為變化的頻率,這一特性被用于高速頻道切換,但它們同樣也將控制電壓上的微量噪音轉(zhuǎn)換為微小的頻率變化,而這就給RF信號(hào)增加了噪音。總之,在壓控振蕩器處理過以后,再也沒有辦法從RF輸出信號(hào)中將噪音去掉。困難在于VCO控制線(control line)的期望頻寬范圍可能從DC到2MHz,而藉由濾波器來(lái)去掉這么寬的頻帶噪音幾乎是不可能的;其次,VCO控制線通常是一個(gè)控制頻率的反饋回路的一部份,它在很多地方都有可能引入噪音,因此必須非常小心處理VCO控制線。

  諧振電路

  諧振電路(tank circuit)用于發(fā)射機(jī)和接收機(jī),它與VCO有關(guān),但也有它自己的特點(diǎn)。簡(jiǎn)單地說,諧振電路是由一連串具有電感電容的二極管并連而成的諧振電路,它有助于設(shè)定VCO工作頻率和將語(yǔ)音或數(shù)據(jù)調(diào)變到RF載波上。

  所有VCO的設(shè)計(jì)原則同樣適用于諧振電路。由于諧振電路含有數(shù)量相當(dāng)多的零組件、占據(jù)面積大、通常運(yùn)行在一個(gè)很高的RF頻率下,因此諧振電路通常對(duì)噪音非常敏感。信號(hào)通常排列在芯片的相鄰接腳上,但這些信號(hào)接腳又需要與較大的電感和電容配合才能工作,這反而需要將這些電感和電容的位置盡量靠近信號(hào)接腳,并連回到一個(gè)對(duì)噪音很敏感的控制環(huán)路上,但是又要盡量避免噪音的干擾。要做到這點(diǎn)是不容易的。

  自動(dòng)增益控制放大器

  自動(dòng)增益控制(AGC)放大器同樣是一個(gè)容易出問題的地方,不管是發(fā)射還是接收電路都會(huì)有AGC放大器。AGC放大器通常能有效地濾掉噪音,不過由于行動(dòng)電話具備處理發(fā)射和接收信號(hào)強(qiáng)度快速變化的能力,因此要求AGC電路有一個(gè)相當(dāng)大的頻寬,這就使AGC放大器很容易引入噪音。

  設(shè)計(jì)AGC線路必須遵守模擬電路的設(shè)計(jì)原則,亦即使用很短的輸入接腳和很短的反饋路徑,而且這兩處都必須遠(yuǎn)離RF、IF或高速數(shù)字信號(hào)線路。同樣,良好的接地也必不可少,而且芯片的電源必須得到良好的去耦。如果必須在輸入或輸出端設(shè)計(jì)一條長(zhǎng)的走線,那么是選擇在輸出端實(shí)現(xiàn)它,因?yàn)�,通常輸出端的阻抗要比輸入端低得多,而且也不容易引入噪音。通常信�?hào)電平越高,就越容易將噪音引入到其它電路中。

  接地

  要確保RF走線下層的接地是實(shí)心的,而且所有的零組件都要牢固地連接到主接地上,并與其它可能帶來(lái)噪音的走線隔離開來(lái)。此外,要確保VCO的電源已得到充分去耦,由于VCO的RF輸出往往是一個(gè)相當(dāng)高的電平,VCO輸出信號(hào)很容易干擾其它電路,因此必須對(duì)VCO加以特別注意。事實(shí)上,VCO往往放在RF區(qū)域的末端,有時(shí)它還需要一個(gè)金屬屏蔽罩。

  在所有PCB設(shè)計(jì)中,盡可能將數(shù)字電路遠(yuǎn)離模擬電路是一個(gè)大原則,它同樣也適用于RF PCB設(shè)計(jì)。公共模擬接地和用于屏蔽和隔開信號(hào)線的接地通常是同等重要的。同樣應(yīng)使RF線路遠(yuǎn)離模擬線路和一些很關(guān)鍵的數(shù)字信號(hào),所有的RF走線、焊盤和組件周圍應(yīng)盡可能是接地銅皮,并盡可能與主接地相連。微型過孔(microvia)構(gòu)造板在RF線路開發(fā)階段很有用,它毋須花費(fèi)任何開銷就可隨意使用很多過孔,否則在普通PCB板上鉆孔將會(huì)增加開發(fā)成本,這在大批量產(chǎn)時(shí)是不經(jīng)濟(jì)的。

  將一個(gè)實(shí)心的整塊接地面直接放在表面下層時(shí),隔離效果。將接地面分成幾塊來(lái)隔離模擬、數(shù)字和RF線路時(shí),其效果并不好,因?yàn)樽罱K總是有一些高速信號(hào)線要穿過這些分開的接地面,這不是很好的設(shè)計(jì)。

  還有許多與信號(hào)和控制線相關(guān)的課題需要特別注意,但它們超出了本文探討的范圍。

  結(jié)語(yǔ)

  不論RF PCB設(shè)計(jì)是不是一門「黑色藝術(shù)」,遵守一些基本的RF設(shè)計(jì)規(guī)則和參考一些優(yōu)異的設(shè)計(jì)實(shí)例將有助于完成RF設(shè)計(jì)工作。成功的RF設(shè)計(jì)必須仔細(xì)注意整個(gè)設(shè)計(jì)過程中每個(gè)步驟及每個(gè)細(xì)節(jié),這意味著必須在設(shè)計(jì)開始階段就要進(jìn)行徹底的、仔細(xì)的規(guī)劃,并對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)步驟的進(jìn)展進(jìn)行全面持續(xù)的*估。而這種細(xì)致的設(shè)計(jì)技巧正是國(guó)內(nèi)大多數(shù)電子企業(yè)文化所欠缺的。

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