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WiFi硬件設計五大經驗總結

文章出處:深圳市創凌智聯科技有限公司 人氣:-發表時間:2017-02-22 15:58:00

經驗豐富的WiFi模塊生產廠商深圳創凌,為大家帶來射頻電路的干貨分享。

五大經驗總結



一、射頻電路布局原則

在設計RF布局時,必須優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發射電路遠離低功率RF接收電路

(2)確保PCB板上高功率區至少有一整塊地,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字信號和RF信

深圳創凌作為WiFi模塊生產廠家


二、物理分區、電氣分區設計分區

可以分解為物理分區和電氣分區。物理分區主要涉及元器件布局、朝向和屏蔽等問題;電氣分區可以繼續分解為電源分配、RF走線、敏感電路和信號以及接地等的分區。


1、我們討論物理分區問題。

元器件布局是實現一個優秀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,并調整其朝向以將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。

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,而且還可以減少主地上的虛焊點,并可減少RF能量泄漏到層疊板內其他區域的機會。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。

2、RF與IF走線應盡可能走十字交叉,并盡可能在它們之間隔一塊地。

可以通過將直通過孔安排在PCB板兩面都不受RF干擾的區域來將直通過孔的不利影響減到最小。有時不太可能在多個電路塊之間保證足夠的隔離,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區域內,金屬屏蔽罩必須焊在地上,必須與元器件保持一個適當距離,因此需要占用寶貴的PCB板空間。盡可能保證屏蔽罩的完整非常重要,進入金屬屏蔽罩的數字信號線應該盡可能走內層,而且最好走線層的下面一層PCB是地層。RF信號線可以從金屬屏蔽罩底部的小缺口和地缺口處的布線層上走出去,不過缺口處周圍要盡可能地多布一些地,不同層上的地可通過多個過孔連在一起。

3、恰當和有效的芯片電源去耦也非常重要。

有些芯片需要多個電源才能工作,因此你可能需要兩到三套電容和電感來分別對它們進行去耦處理,電感極少并行靠在一起,因為這將形成一個空芯變壓器并相互感應產生干擾信號,因此它們之間的距離至少要相當于其中一個器件的高度,或者成直角排列以將其互感減到最小。

4、電氣分區原則大體上與物理分區相同,但還包含一些其它因素。

高功率放大器的接地相當關鍵,并經常需要為其設計一個金屬屏蔽罩。在大多數情況下,同樣關鍵的是確保RF輸出遠離RF輸入。這也適用于放大器、緩沖器和濾波器。在最壞情況下,如果放大器和緩沖器的輸出以適當的相位和振幅反饋到它們的輸入端,那么它們就有可能產生自激振蕩。在最好情況下,它們將能在任何溫度和電壓條件下穩定地工作。

實際上,它們可能會變得不穩定,并將噪音和互調信號添加到RF信號上。如果射頻信號線不得不從濾波器的輸入端繞回輸出端,這可能會嚴重損害濾波器的帶通特性。為了使輸入和輸出得到良好的隔離,首先必須在濾波器周圍布一圈地,其次濾波器下層區域也要布一塊地,并與圍繞濾波器的主地連接起來。把需要穿過濾波器的信號線盡可能遠離濾波器引腳也是個好方法。

5、要保證不增加噪聲必須從以下幾個方面考慮:

首先,控制線的期望頻寬范圍可能從DC直到2MHz,而通過濾波來去掉這么寬頻帶的噪聲幾乎是不可能的;其次,VCO控制線通常是一個控制頻率的反饋回路的一部分,它在很多地方都有可能引入噪聲,因此必須非常小心處理VCO控制線。要確保RF走線下層的地是實心的,而且所有的元器件都牢固地連到主地上,并與其它可能帶來噪聲的走線隔離開來。

此外,要確保VCO的電源已得到充分去耦,由于VCO的RF輸出往往是一個相對較高的電平,VCO輸出信號很容易干擾其它電路,因此必須對VCO加以特別注意。事實上,VCO往往布放在RF區域的末端,有時它還需要一個金屬屏蔽罩。諧振電路(一個用于發射機,另一個用于接收機)與VCO有關,但也有它自己的特點。簡單地講,諧振電路是一個帶有容性二極管的并行諧振電路,它有助于設置VCO工作頻率和將語音或數據調制到RF信號上。所有VCO的設計原則同樣適用于諧振電路。由于諧振電路含有數量相當多的元器件、板上分布區域較寬以及通常運行在一個很高的RF頻率下,因此諧振電路通常對噪聲非常敏感。



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