射频模块电路布局方案

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射频模块电路布局方案
发布日期:2018-09-08      浏览次数:715      Tag:射频模块电路布局方案,射频模块电路布局

  1频综布局

  单频综布局。通常采取如图形状进行布局:左臂支为参考频率源及锁相环控制电路,右臂支为压控制振荡器(VCO)输出隔离放大电路。中部环状为锁相环(PLL)

射频模块电路布局方案

  乒乓切换式频综布局,又叫音叉式布局:音叉的两臂为对称两个 PLL 频综,臂交汇点为开关切换装置。公共臂为切换后输出放大两路。

  多通道收发接收机或者发射机本振电平分配电路布局:对称树状布局。

射频模块电路布局方案

  2混频器(MIXER)电路布局

  混频电路又称上下变频电路,是发射机和超外差式接收机的重要组成部分,是一种典型的频谱搬移电路。对于接收机来讲,其原理就是将接收到的射频信号(RF)与本振电路(LO)进行下变频以产生较低频的中频信号(IF),中频信号经过放大后再进行检波以还原原始信号。对于发射机来讲,其原理就是将中频信号与本振电路进行上变频以产生较高的射频信号,射频信号经过放大后再进行发射。

  T字布局同面。下图是一个典型的混频器布局:

射频模块电路布局方案

  T 字布局异面——上变频方式:RF支路跟LO支路异面,IF支路与LO同面。这样布局能够最大限度较少本振泄漏到RF支路。

  字布局异面——下变频方式:RF支路跟LO支路同面,IF支路与LO异面。

  3声表滤波器电路布局

  声表滤波器的输入和输出最好分别放在 PCB 正反两面,输入输出电路在实际布线时,尽可能地减少传输线长度;条件允许的化,在微带线周围铺地(微带线与地的距离大于等 2 倍微带线宽),在地平面沿传输线打地孔。不用的空间都给铺上地;减少微带传输线的不连续性环节,比如突变,拐弯等。

  如果输入输出电路在 PCB 同一安装面,又处于同一腔体。应该在腔体内表面贴装微波吸收材料,以达到降低反射,增大分布电容的损耗的目的,最终达到减少输入输出电路相互耦合。

  输入匹配电路的电感和输出匹配电路的电感相互垂直放置,以使电感的磁场方向相互垂直,从而减少耦合。

  至少在滤波器的下面一层铺地,如果能够多层铺地效果更好。但是要把输入和输出的地电流尽可能的互相分开。通常采用加地槽方式减小输入和输出地电流的共地耦合。这个地槽最好贯通所有介质层。

  如果声表滤波器有“RETURN”管脚,应该使 RETURN 管脚到地的路径最短;如果没有 RETURN 管脚,选择离输入、输出信号端最近的“地”脚作为 RETURN 管脚。

  两个声表滤波器应该分别放置在独立的屏蔽腔体。也可以将两个声表分别放置在PCB 正反两面,通过 PCB 内层地进行隔离,但必须避免正反两面叠放的情况,因为叠放意味着共地,就存在共地电流耦合,将影响声表性能。

  声表与混频器级联时,应该将混频器和声表分别放置在独立的屏蔽腔体内。

  声表与放大器级联时,声表输入匹配电路和输入放大器放置在一屏蔽腔体内,而输出匹配电路和输出放大器放置在另一屏蔽腔体内,以保证足够的隔离。也可以将声表输入匹配电路、输入放大器与输出输入匹配电路、输出放大器分别放置在 PCB正反两面,通过 PCB 内层地进行隔离。但必须避免正反两面叠放的情况,因为叠放意味着共地,就存在共地电流耦合,将影响声表性能。

  声表与其他单元电路级联时,最好也能考虑采取隔离措施或者吸收措施。

  4、放大器单元电路的布局:

  放大器布局涉及到了输入匹配电路、输出匹配电路、偏置电路、电源电路等布局。在具体布局时应坚持:输入输出匹配电路耦合最小化;电源及偏置电路与输入输出匹配电路耦合最小化。根据以上原则和实际 PCB 的面积情况,射频放大器单元布局有如下几种布局:

  1) T 型布局。在 PCB 面积允许的情况下,T 型布局是最佳的选择。

  2) 管子双 T 布局。当 RF 放大器同时存在偏置和馈电要求时,双 T 布局是一种选择。双 T 布局在实际应用中有两种形式,即双 T 同边和双 T 异边。双 T 同边是指偏置和馈电两臂都位于 RF 路径的同一边;双 T 异边是指偏置和馈电两臂分别位于 RF 路径的两边。

  3) 其他型。有时由于体积因素限制,可以在性能保证有余量的情况下,采取一些变通的方式,比如将偏置和电源去耦电路采用弯式等灵活方式处置。

  4) 在放大器单元布局时,偏置和电源去耦器件,应按先高频率去耦后低频率去耦方式进行排列,级频率越高的去耦器件,越接近于 RF 路径。

  5、功放管单元电路的布局:

  由于功率放大器的功率较大,产生热量较多,因此散热问题是功放管电路的重要关注点。

  通常功放管器件下方的 PCB 要求挖空,使功放管的金属壳体与屏蔽腔底板紧密接触。如果器件下方的 PCB 不能挖空,则要求功放管壳体下方的地铜箔不能涂覆阻焊剂。考虑到大面积露铜会造成贴片焊接偏移,应该把大面积露铜用至少 0.1mm 宽度的阻焊隔成四个以上小面积露铜区。器件应该通过螺丝与器件壳体紧密接触。在功放管的周围也要多放置一些加固螺丝保证器件良好接地。

  在射频电路中特性阻抗通常为 50 欧姆,而较大功率射频功率管的输入、输出阻抗值很小,通常只有几个欧姆或零点几欧姆。这样就要求我们在功率放大器单元电路的 PCB 设计过程中,通过微带线将功率管的输入、输出阻抗从几个欧姆匹配到 50 欧姆;此外在多级功放电路级联的设计中,还要考虑级间匹配问题,使后级功放管的输入阻抗和前级阻抗管的输出阻抗共轭匹配。通常这种阻抗匹配电路需要通过软件仿真得到实现,而与之相关的器件布局必须在有明确的仿真结果后才能确定具体位置。

  射频功放单板中因阻抗匹配和供电管脚滤波的原因,功放管管脚与滤波电容器件间距很近甚至重叠放置,这种情况应该以射频性能考虑优先。但是针对器件之间间距不符合工艺标准的,设计人员必须前期与工艺人员充分沟通,确保在加工生产中能够手工焊接这些器件。

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