射頻集成電路設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題與方案解析

　　物理分區(qū)和電氣分區(qū)設(shè)計(jì)原則

　　設(shè)計(jì)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(hào)以及接地等的分區(qū)。

　　物理分區(qū)原則

　　(1)元器件位置布局原則。元器件布局是實(shí)現(xiàn)一個(gè)優(yōu)秀RF設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，最有效的技術(shù)是首先固定位于RF路徑上的元器件并調(diào)整其方向，以便將RF路徑的長(zhǎng)度減到最小，使輸入遠(yuǎn)離輸出，并盡可能遠(yuǎn)地分離高功率電路和低功率電路。

　　(2)PCB堆疊設(shè)計(jì)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(guò)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(diǎn)， 并可減少RF能量泄漏到層疊板內(nèi)其他區(qū)域的機(jī)會(huì)。

　　(3)射頻器件及其RF布線布局原則。在物理空間上，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(kāi)來(lái)，但是雙工器、混頻器和中頻放大器/ 混頻器總是有多個(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跡線應(yīng)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(duì)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(huà)PCB設(shè)計(jì)中占大部分時(shí)間的原因。

　　(4) 降低高/低功率器件干擾耦合的設(shè)計(jì)原則。在蜂窩電話(huà)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(guò)雙工器把它們?cè)谕幻嫔线B接到RF端和基帶處理器端的天線上。要用技巧來(lái)確保通孔不會(huì)把RF能量從板的一面?zhèn)鬟f到另一面，常用的技術(shù)是在二面都使用盲孔?？梢酝ㄟ^(guò)將通孔安排在PCB板二面都不受RF干擾的區(qū)域來(lái)將通孔的不利影響減到最小。

　　電氣分區(qū)原則

　　(1) 功率傳輸原則。蜂窩電話(huà)中大多數(shù)電路的直流電流都相當(dāng)小，因此，布線寬度通常不是問(wèn)題。不過(guò)，必須為高功率放大器的電源單獨(dú)設(shè)定一條盡可能寬的大電流線，以將傳輸壓降減到最低。為了避免太多電流損耗，需要采用多個(gè)通孔來(lái)將電流從某一層傳遞到另一層。

　　(2)高功率器件的電源去耦。如果不能在高功率放大器的電源引腳端對(duì)它進(jìn)行充分的去耦，那么高功率噪聲將會(huì)輻射到整塊板上，并帶來(lái)多種的問(wèn)題。高功率放大器的接地相當(dāng)關(guān)鍵，經(jīng)常需要為其設(shè)計(jì)一個(gè)金屬屏蔽罩。

　　(3)RF輸入/輸出隔離原則。在大多數(shù)情況下，同樣關(guān)鍵的是確保RF 輸出遠(yuǎn)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(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。在最好情況下，它們將能在任何溫度和電壓條件下穩(wěn)定地工作。實(shí)際上，它們可能會(huì)變得不穩(wěn)定，并將噪音和互調(diào)信號(hào)添加到RF 信號(hào)上。

　　(4)濾波器輸入/輸出隔離原則。如果射頻信號(hào)線不得不從濾波器的輸入端繞回輸出端，那么，這可能會(huì)嚴(yán)重?fù)p害濾波器的帶通特性。為了使輸入和輸出良好地隔離，首先必須在濾波器周?chē)贾靡蝗Φ?，其次濾波器下層區(qū)域也要布置一塊地，并與圍繞濾波器的主地連接起來(lái)。把需要穿過(guò)濾波器的信號(hào)線盡可能遠(yuǎn)離濾波器引腳也是個(gè)好方法。此外，整塊板上各個(gè)地方的接地都要十分小心，否則可能會(huì)在不知覺(jué)之中引入一條不希望發(fā)生的耦合通道。

　　(5)數(shù)字電路和模擬電路隔離。在所有PCB設(shè)計(jì)中，盡可能將數(shù)字電路遠(yuǎn)離模擬電路是一條總的原則，它同樣適用于RF PCB設(shè)計(jì)。公共模擬地和用于屏蔽和隔開(kāi)信號(hào)線的地通常是同等重要的，由于疏忽而引起的設(shè)計(jì)更改將可能導(dǎo)致即將完成的設(shè)計(jì)又必須推倒重來(lái)。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(pán)和元件周?chē)鷳?yīng)盡可能多地填接地銅皮，并盡可能與主地相連。如果RF 走線必須穿過(guò)信號(hào)線，那么盡量在它們之間沿著RF 走線布置一層與主地相連的地。如果不可能，一定要保證它們是十字交叉的，這可將容性耦合減到最小，同時(shí)盡可能在每根RF走線周?chē)嗖家恍┑?，并把它們連到主地。此外，將并行RF走線之間的距離減到最小可使感性耦合減到最小。