1 引言
射頻(RF)PCB設計,，在目前公開出版的理論上具有很多不確定性，常被形容為一種“黑色藝術”,。通常情況下,，對于微波以下頻段的電路(包括低頻和低頻數(shù)字電路)，在全面掌握各類設計原則前提下的仔細規(guī)劃是一次性成功設計的保證。對于微波以上頻段和高頻的PC類數(shù)字電路,。則需要2~3個版本的PCB方能保證電路品質(zhì),。而對于微波以上頻段的RF電路．則往往需要更多版本的：PCB設計并不斷完善，而且是在具備相當經(jīng)驗的前提下,。由此可知RF電設計上的困難,。
2 RF電路設計的常見問題
2．1 數(shù)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(shù)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(tǒng)很可能就不穩(wěn)定,。這主要是因為數(shù)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(shù)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(diào)諧回路傳到無線設備接收部分的信號一般小于lμV。因此數(shù)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(shù)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,。
2．2 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(nèi)部時鐘周期內(nèi)短時間突然吸人大部分電流,這是由于現(xiàn)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(nèi)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。
2．3 不合理的地線
如果RF電路的地線處理不當,可能產(chǎn)生一些奇怪的現(xiàn)象,。對于數(shù)字電路設計,即使沒有地線層,大多數(shù)數(shù)字電路功能也表現(xiàn)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(shù)地線將會較長,，電路將無法具有設計的特性,。
2．4 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(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)或數(shù)／模轉(zhuǎn)換器(DAC)。射頻發(fā)送器的天線發(fā)出的高頻信號可能會到達ADC的模擬輸入端,。因為任何電路線路都可能如天線一樣發(fā)出或接收RF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(nèi)自激,。從而引起ADC偏差,。
3 RF電路設計原則及方案
3．1 RF布局概念
在設計RF布局時,必須優(yōu)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(fā)射電路遠離低功率RF接收電路：
(2)確保PCB板上高功率區(qū)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(shù)字信號和RF信號,。
3．2 物理分區(qū)和電氣分區(qū)設計原則
設計分區(qū)可以分解為物理分區(qū)和電氣分區(qū)。物理分區(qū)主要涉及元器件布局,、方向和屏蔽等,；電氣分區(qū)可以繼續(xù)分解為電源分配、RF走線,、敏感電路和信號以及接地等的分區(qū),。
3．2．1 物理分區(qū)原則
(1)元器件位置布局原則。元器件布局是實現(xiàn)一個優(yōu)秀RF設計的關鍵．最有效的技術是首先固定位于RF路徑上的元器件并調(diào)整其方向,以便將RF路徑的長度減到最小,使輸入遠離輸出,。并盡可能遠地分離高功率電路和低功率電路,。
(2)PCB堆疊設計原則。最有效的電路板堆疊方法是將主接地面(主地)安排在表層下的第二層,，并盡可能將RF線布置在表層上,。將RF路徑上的過孔尺寸減到最小,這不僅可以減少路徑電感,而且還可以減少主地上的虛焊點,并可減少RF能量泄漏到層疊板內(nèi)其他區(qū)域的機會。
(3)射頻器件及其RF布線布局原則,。在物理空間上,像多級放大器這樣的線性電路通常足以將多個RF區(qū)之間相互隔離開來,，但是雙工器、混頻器和中頻放大器／混頻器總是有多個RF／IF信號相互干擾．因此必須小心地將這一影響減到最小,。RF與IF跡線應盡可能十字交叉,，并盡可能在它們之間隔一塊地。正確的RF路徑對整塊PCB的性能非常重要,，這就是元器件布局通常在蜂窩電話PCB設計中占大部分時間的原因,。
(4)降低高/低功率器件干擾耦合的設計原則,。在蜂窩電話PCB上,通?？梢詫⒌驮胍舴糯笃麟娐贩旁赑CB的某一面,而將高功率放大器放在另一面,并最終通過雙工器把它們在同一面上連接到RF端和基帶處理器端的天線上,。要用技巧來確保通孔不會把RF能量從板的一面?zhèn)鬟f到另一面，常用的技術是在二面都使用盲孔,?？梢酝ㄟ^將通孔安排在PCB板二面都不受RF干擾的區(qū)域來將通孔的不利影響減到最小。