近幾年來，由於藍芽裝置、無線區域網路(wlan)裝置，和行動**的需求與成長，促使業者越來越關注rf電路設計的技巧。從過去到現在，rf電路板設計如同電磁干擾(emi)問題一樣，一直是工程師們最難掌控的部份，甚至是夢魘。若想要一次就設計成功，必須事先仔細規劃和注重細節才能奏效。
射頻(rf)電路板設計由於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」(black art) 。但這只是一種以偏蓋全的觀點，rf電路板設計還是有許多可以遵循的法則。不過，在實際設計時，真正實用的技巧是當這些法則因各種限制而無法實施時，如何對它們進行折衷處理。
重要的rf設計課題包括：阻抗和阻抗匹配、絕緣層材料和層疊板、波長和諧波...等，本文將集中**與rf電路板分割槽設計有關的各種問題。
微過孔的種類
電路板上不同性質的電路必須分隔，但是又要在不產生電磁干擾的最佳情況下連線，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)。盲孔位於印刷線路板的頂層和底層表面，具有一定深度，用於表層線路和下面的內層線路的連線，孔的深度通常不超過一定的比率(孔徑)。埋孔是指位於印刷線路板內層的連線孔，它不會延伸到線路板的表面。
上述兩類孔都位於線路板的內層，層壓前利用通孔成型製程完成，在過孔形成過程中可能還會重疊做好幾個內層。第三種稱為通孔，這種孔穿過整個線路板，可用於實現內部互連或作為元件的黏著定位孔。
採用分割槽技巧
在設計rf電路板時，應盡可能把高功率rf放大器(hpa)和低噪音放大器(lna)隔離開來。簡單的說rf接，就是讓高功率rf發射電路遠離低功率收電路。如果pcb板上有很多空間，那麼可以很容易地做到這一點。
但通常零元件很多時，pcb空間就會變的很小，因此這是很難達到的。可以把它們放在pcb板的兩面，或者讓它們交替工作，而不是同時工作。高功率電路有時還可包括rf緩衝器(buffer)和壓控振盪器(vco)。
設計分割槽可以分成實體分割槽(physical partitioning)和電氣分割槽(electrical partitioning)。實體分割槽主要涉及零元件布局、方位和遮蔽等問題；電氣分割槽可以繼續分成電源分配、rf走線、敏感電路和訊號、接地等分割槽。
實體分割槽
零元件布局是實現乙個優異rf設計的關鍵，最有效的技術是首先固定位於rf路徑上的零元件，並調整其方位，使rf路徑的長度減到最小。並使rf輸入遠離rf輸出，並盡可能遠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安排在表層下的第二層，並盡可能將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，並可減少rf能量洩漏到層疊板內其它區域的機會。
在實體空間上，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總是有多個rf/if訊號相互干擾，因此必須小心地將這一影響減到最小。rf與if走線應盡可能走十字交叉，並盡可能在它們之間隔一塊接地面積。正確的rf路徑對整塊pcb板的效能而言非常重要，這也就是為什麼零元件布局通常在行動**pcb板設計中佔大部份時間的原因。
在行動**pcb板上，通常可以將低噪音放大器電路放在pcb板的某一面，而高功率放大器放在另一面，並最終藉由雙工器在同一面上將它們連線到rf天線的一端和基頻處理器的另一端。這需要一些技巧來確保rf能量不會藉由過孔，從板的一面傳遞到另一面，常用的技術是在兩面都使用盲孔。可以借由將盲孔安排在pcb板兩面都不受rf干擾的區域，來將過孔的不利影響減到最小。
金屬遮蔽罩
有時，不太可能在多個電路區塊之間保留足夠的區隔，在這種情況下就必須考慮採用金屬遮蔽罩將射頻能量遮蔽在rf區域內，但金屬遮蔽罩也有***，例如：製造成本和裝配成本都很高。
外形不規則的金屬遮蔽罩在製造時很難保證高精密度，長方形或正方形金屬遮蔽罩又使零元件布局受到一些限制；金屬遮蔽罩不利於零元件更換和故障移位；由於金屬遮蔽罩必須焊在接地面上，而且必須與零元件保持乙個適當的距離，因此需要占用寶貴的pcb板空間。
盡可能保證金屬遮蔽罩的完整非常重要，所以進入金屬遮蔽罩的數字訊號線應該盡可能走內層，而且最好將訊號線路層的下一層設為接地層。rf訊號線可以從金屬遮蔽罩底部的小缺口和接地缺口處的佈線層走線出去，不過缺口處周圍要盡可能被廣大的接地面積包圍，不同訊號層上的接地可藉由多個過孔連在一起。
儘管有以上的缺點，但是金屬遮蔽罩仍然非常有效，而且常常是隔離關鍵電路的唯一解決方案。
電源去耦電路
此外，恰當而有效的晶元電源去耦(decouple)電路也非常重要。許多整合了線性線路的rf晶元對電源的噪音非常敏感，通常每個晶元都需要採用高達四個電容和乙個隔離電感來濾除全部的電源噪音。(圖一)
最小電容值通常取決於電容本身的諧振頻率和接腳電感，c4的值就是據此選擇的。c3和c2的值由於其自身接腳電感的關係而相對比較大，從而rf去耦效果要差一些，不過它們較適合於濾除較低頻率的噪音頻號。rf去耦則是由電感l1完成的，它使rf訊號無法從電源線耦合到晶元中。
因為所有的走線都是一條潛在的既可接收也可發射rf訊號的天線，所以，將射頻訊號與關鍵線路、零元件隔離是必須的。
這些去耦元件的實體位置通常也很關鍵。這幾個重要元件的布局原則是：c4要盡可能靠近ic接腳並接地，c3必須最靠近c4，c2必須最靠近c3，而且ic接腳與c4的連線走線要盡可能短，這幾個元件的接地端(尤其是c4)通常應當藉由板麵下第乙個接地層與晶元的接地腳相連。
將元件與接地層相連的過孔應該盡可能靠近pcb板上的元件焊盤，最好是使用打在焊盤上的盲孔將連線線電感減到最小，電感l1應該靠近c1。
乙個積體電路或放大器常常具有乙個開集極(open collector)輸出，因此需要乙個上拉電感(pullup inductor)來提供乙個高阻抗rf負載和乙個低阻抗直流電源，同樣的原則也適用於對這一電感的電源端進行去耦。有些晶元需要多個電源才能工作，因此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，如果該晶元周圍沒有足夠的空間，那麼去耦效果可能不佳。
尤其需要特別注意的是:電感極少平行靠在一起，因為這將形成乙個空芯變壓器，並相互感應產生干擾訊號，因此它們之間的距離至少要相當於其中之一的高度，或者成直角排列以使其互感減到最小。
電氣分割槽
電氣分割槽原則上與實體分割槽相同，但還包含一些其它因素。現代行動**的某些部份採用不同工作電壓，並借助軟體對其進行控制，以延長電池工作壽命。這意味著行動**需要執行多種電源，而這產生更多的隔離問題。
電源通常由連線線(connector)引入，並立即進行去耦處理以濾除任何來自電路板外部的噪音，然後經過一組開關或穩壓器，之後，進行電源分配。
在行動**裡，大多數電路的直流電流都相當小，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設計出一條盡可能寬的大電流線路，以使發射時的壓降(voltage drop)能減到最低。為了避免太多電流損耗，需要利用多個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它進行充分的去耦，那麼高功率噪音將會輻射到整塊電路板上，並帶來各種各樣的問題。
高功率放大器的接地相當重要，並經常需要為其設計乙個金屬遮蔽罩。
rf輸出必須遠離rf輸入
在大多數情況下，必須做到rf輸出遠離rf輸入。這原則也適用於放大器、緩衝器和濾波器。在最壞的情況下，如果放大器和緩衝器的輸出以適當的相位和振幅反饋到它們的輸入端，那麼它們就有可能產生自激振盪。
它們可能會變得不穩定，並將噪音和互調相乘訊號(intermodulation products)新增到rf訊號上。
如果射頻訊號線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，首先在濾波器周圍必須是一塊主接地面積，其次濾波器下層區域也必須是一塊接地面積，並且此接地面積必須與圍繞濾波器的主接地連線起來。把需要穿過濾波器的訊號線盡可能遠離濾波器接腳也是個好方法。
此外，整塊電路板上各個地方的接地都要十分小心，否則可能會在不知不覺中引入一條不希望發生的耦合通道。(圖二)詳細說明了這一接地辦法。
有時可以選擇走單端(single-ended)或平衡的rf訊號線(balanced rf traces)，有關串音(crosstalk)和emc/emi的原則在這裡同樣適用。平衡rf訊號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。而且為了得到乙個阻抗匹配的訊號源、走線和負載，需要保持乙個合理的線寬，這在實際佈線時可能會有困難。
緩衝器緩衝器可以用來提高隔離效果，因為它可把同乙個訊號分為兩個部份，並用於驅動不同的電路。尤其是本地振盪器可能需要緩衝器來驅動多個混頻器。當混頻器在rf頻率處到達共模隔離(***mon mode isolation)狀態時，它將無法正常工作。
緩衝器可以很好地隔離不同頻率處的阻抗變化，從而電路之間不會相互干擾。
緩衝器對設計的幫助很大，它們可以緊跟在需要被驅動電路的後面，從而使高功率輸出走線非常短，由於緩衝器的輸入訊號電平比較低，因此它們不易對板上的其它電路造成干擾。
壓控振盪器
壓控振盪器(vco)可將變化的電壓轉換為變化的頻率，這一特性被用於高速頻道切換，但它們同樣也將控制電壓上的微量噪音轉換為微小的頻率變化，而這就給rf訊號增加了噪音。總之，在壓控振盪器處理過以後，再也沒有辦法從rf輸出訊號中將噪音去掉。困難在於vco控制線(control line)的期望頻寬範圍可能從dc到2mhz，而借由濾波器來去掉這麼寬的頻帶噪音幾乎是不可能的；其次，vco控制線通常是乙個控制頻率的反饋迴路的一部份，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)用於發射機和接收機，它與vco有關，但也有它自己的特點。簡單地說，諧振電路是由一連串具有電感電容的二極體並連而成的諧振電路，它有助於設定vco工作頻率和將語音或資料調製到rf載波上。
所有vco的設計原則同樣適用於諧振電路。由於諧振電路含有數量相當多的零元件、佔據面積大、通常執行在乙個很高的rf頻率下，因此諧振電路通常對噪音非常敏感。訊號通常排列在晶元的相鄰接腳上，但這些訊號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訊號接腳，並連回到乙個對噪音很敏感的控制環路上，但是又要盡量避免噪音的干擾。
要做到這點是不容易的。
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