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射頻電路板設計 - 流程順暢的主要挑戰、解決方案和技巧！
射頻電路板設計 - 流程順暢的主要挑戰、解決方案和技巧！
無(wú)論是在醫療、工業(yè)還是通信設備中，射頻電路板設計的使用都在增加。簡(jiǎn)單地說(shuō)，射頻信號是高頻模擬信號。射頻頻率范圍通常為300 kHz至300 GHz。這與微波頻率范圍相反，微波頻率范圍高于300 MHz。
盡管RF PCB具有廣泛的優(yōu)勢，但與高速數字信號板設計相比，RF電路板設計也面臨著(zhù)一系列獨特的挑戰。讓我們詳細了解這些挑戰，同時(shí)了解幫助設計師有效緩解這些挑戰的有效技巧。
與射頻電路板設計相關(guān)的挑戰
對噪聲的敏感性——射頻信號對噪聲高度敏感，會(huì )導致振鈴和反射。重要的是確保信號正確終止。還建議優(yōu)化返回路徑并確保保持正確接地。
阻抗匹配——本質(zhì)上頻率和容差是負相關(guān)的 頻率越高，容差越小。如果跡線(xiàn)的總長(cháng)度大于臨界長(cháng)度，即信號波長(cháng)的 1/16，則需要進(jìn)行阻抗控制。
回波損耗——必須盡量減少回波損耗。在沒(méi)有良好設計的情況下，返回信號將通過(guò)電源層，或通過(guò)PCB的多個(gè)層。在這種情況下，它將不受阻抗控制。出于這個(gè)原因，信號下方的接地層可以提供阻抗控制路徑，這一點(diǎn)很重要。使用接地層，接地回路電流被最小化，并且進(jìn)入電路元件的射頻泄漏也被最小化。
串擾——高頻設計也受到串擾的影響。事實(shí)上，串擾與有源線(xiàn)的邊緣速率成正比。在此，來(lái)自有源線(xiàn)路的耦合能量疊加在受擾線(xiàn)路上。隨著(zhù)電路板密度的增加，串擾問(wèn)題也隨之增加。為了解決這個(gè)問(wèn)題，重要的是在信號走線(xiàn)周?chē)舫鲎銐虻目臻g。同樣重要的是，跡線(xiàn)保持盡可能小。同樣重要的是，高速信號的路由距離盡可能遠。減小線(xiàn)路與其參考平面之間的電介質(zhì)間距是另一種有效措施。類(lèi)似地，在其特性阻抗上端接線(xiàn)路也可以限制串擾。
其他信號損失——其他信號損失包括集膚效應損失和介電損失。因此，PCB設計人員需要查看層壓板屬性，例如：
耗散因數
介電常數值
例如，用于PCB或層壓板的FR4材料具有高損耗因數。因此，使用FR4時(shí)插入損耗會(huì )更高。此外，FR4的介電常數值可以變化高達10%。反過(guò)來(lái)，這會(huì )影響阻抗。高頻層壓板具有更穩定的頻率。
談到Dk值本身，在微波電路中，Dk值與電路元件的大小有關(guān)。因此，設計人員可以通過(guò)選擇具有更高Dk值的層壓板來(lái)減小電路尺寸。
射頻電路板設計的有效技巧
有許多有效的技巧有助于創(chuàng )建更好的設計和提高抗干擾能力。其中一些包括：
使用內層作為電源接地層。通過(guò)這樣做，您將提供屏蔽并減少雜散電感。減少信號線(xiàn)的長(cháng)度可以減少交叉干擾。
將電路布局旋轉45度。通過(guò)這樣做，將減少高頻信號的發(fā)射和耦合。較短的布局長(cháng)度更適合通孔。此外，層與層之間的布局應該是垂直的，以減少信號干擾。增加接地層的銅也有好處。
封裝重要的信號走線(xiàn)。這對提高信號的抗干擾能力大有幫助。當涉及信號走線(xiàn)時(shí)，還建議避免環(huán)路并改用菊花鏈路。
橋接去耦電容。重要的是首先布置射頻并使射頻信號為50歐姆。
隔離的重要性怎么強調都不為過(guò)。