楊福君　楊艷萍

摘 要：射頻電路一直被運(yùn)用于通信技術(shù)，特別是我們使用的手機(jī)和藍(lán)牙設(shè)備，射頻電路是其數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵?。這些電路的特點(diǎn)是體積小、便于攜帶、穩(wěn)定性較好，但是基于上述特點(diǎn)，在一個(gè)小小的手機(jī)內(nèi)部存在無(wú)數(shù)的小型電子器件，其相互之間必然存在電磁干擾，而為了減少這種電磁干擾我們研究發(fā)現(xiàn)射頻電路PCB設(shè)計(jì)可以有效的減少電磁干擾，實(shí)現(xiàn)電磁兼容。并且由于其本身的電路的體積小、輕便等特點(diǎn)，一直以來(lái)都是移動(dòng)通信設(shè)備的最佳選擇。

關(guān)鍵詞：射頻電路；PCB設(shè)計(jì)；電磁兼容

引言

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線電射頻電路的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，特別是手機(jī)、藍(lán)牙產(chǎn)品，無(wú)線電傳播的核心技術(shù)就是射頻電路。而隨著近年來(lái)4G業(yè)務(wù)的逐漸普及數(shù)據(jù)的傳送量級(jí)也顯著提升，每天通過(guò)射頻電路傳遞的信號(hào)數(shù)量數(shù)十倍百倍的增加，這也對(duì)射頻電路的創(chuàng)想帶來(lái)挑戰(zhàn)。此外由于射頻電路主要是運(yùn)用于移動(dòng)設(shè)備，其特點(diǎn)是體積小，便于攜帶，所以整個(gè)電路的基本要求也是體積一定要小，布線一定要均勻合理，并且微型的元器件不能形成干擾，但是顯然，在手機(jī)內(nèi)部有著無(wú)數(shù)的電子器件，相互之間會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，這是無(wú)法避免的，不過(guò)可以進(jìn)行一些操作可以有效的減低這些電磁干擾帶來(lái)的影響。因此我們選擇射頻電路的PCB設(shè)計(jì)，該種設(shè)計(jì)的特點(diǎn)就是體積小，防止電磁干擾效果明顯。

1 板基材的選擇

一些集成電路是在板材上完成的，所以首先射頻電路需要選擇合理合適的板材，作為承接電子器件的模板。我們?cè)谶x擇板材的時(shí)候關(guān)注的最多的是板材具有的介電常數(shù)、介質(zhì)損耗以及熱膨脹系數(shù)，介電常數(shù)很大程度上影響電路的阻抗和電路的傳輸速率，特別是對(duì)于一些頻率非常高的電路，對(duì)介電常數(shù)的要求尤為嚴(yán)格，因此通常我們選擇具備較小介電常數(shù)的板材是主流。

2 PCB設(shè)計(jì)流程

2.1 原理圖的設(shè)計(jì)

PCB設(shè)計(jì)首先需要對(duì)原理圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，該步驟借助計(jì)算機(jī)完成。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部借助一定的工具軟件，工具軟件中會(huì)有所有電子器件的模擬元件，我們?cè)陔娔X中模擬真實(shí)的電路圖首先設(shè)計(jì)好電路，然后找到對(duì)應(yīng)的模擬電子器件把電路圖連接好，接著對(duì)原理圖的設(shè)計(jì)進(jìn)行運(yùn)行的模擬，確定基本的運(yùn)行沒有問(wèn)題。

2.2 PCB設(shè)計(jì)

在第一步的原理圖設(shè)計(jì)好了之后，根據(jù)原理圖我們對(duì)PCB的外形和尺寸進(jìn)行科學(xué)確定，根據(jù)PCB器件所在的位置、大小、外形以及參數(shù)情況優(yōu)化PCB的外形和尺寸，讓整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最佳的性能。在這個(gè)過(guò)程中首先需要在PCB表面確定定位孔、視眼、參考點(diǎn)等等這些為位置。

然后就需要開始制作需要使用的元器件，一般我們使用的元器件在庫(kù)存中都能夠找到，但是實(shí)際中一些元器件在庫(kù)存中如果沒有的話，這些元器件就需要我們自己進(jìn)行制作加工。一般這些元器件的制作都比較簡(jiǎn)單，所以整個(gè)過(guò)程不是很麻煩。當(dāng)元器件完成之后就需要對(duì)其進(jìn)行布局和布線操作。在最后的步驟還需要對(duì)電路進(jìn)行檢查，確保電路的性能達(dá)到要求以及運(yùn)行起來(lái)基本保持穩(wěn)定。

3 元器件的布局

元器件的布局不像是一般的電子器件布局，由于射頻電路是微型的電路，所有的元器件都非常的小，布局的過(guò)程采用的是表面貼裝工藝，運(yùn)用紅外爐再流焊來(lái)實(shí)現(xiàn)微型電子元器件的焊接。焊接是射頻電路設(shè)計(jì)當(dāng)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其焊接的質(zhì)量直接影響整個(gè)電路的成品質(zhì)量。對(duì)于射頻電路PCB電路，在焊接當(dāng)中尤其需要注意的是，不同的電子器件之間要形成很好的電磁兼容，切不可產(chǎn)生相互之間的電磁輻射，影響各個(gè)電子器件的獨(dú)立運(yùn)行，所以我們?cè)谶x擇電子元器件的時(shí)候，都會(huì)優(yōu)先選擇具備抵抗地磁干擾能力的器件。

另外，整個(gè)電路在運(yùn)行中，電路中存在電流就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，所以射頻電路出了各個(gè)期間的電磁干擾之外還需要考慮電路本身對(duì)于其它電路的電磁干擾。因此宏觀的電路布局非常關(guān)鍵，電路布局有一些基本的原則可以供參考。

首先是元器件的排列盡量使排成一列，我們?cè)谶x擇PCB進(jìn)入熔錫系統(tǒng)的方向來(lái)減少在焊接過(guò)程中造成的焊接不牢固產(chǎn)生的不利情況發(fā)生。通常我們至少要讓元器件之間的距離達(dá)到0.5mm以上，才能夠順利的完成元器件之間的熔錫焊接，否則由于元器件之間的距離過(guò)于靠近，焊接工作將會(huì)沒有辦法開展。

然后是PCB系統(tǒng)的所有的接口都需要相互之間匹配，無(wú)論是位置還是大小和形狀，都應(yīng)當(dāng)綜合考慮，保證相互之間的連接沒有任何問(wèn)題。還有就是由于電路的復(fù)雜性，電路之間必然存在電位的差值，但是這些差值又出現(xiàn)了距離很小的空間之內(nèi)，這樣就會(huì)很容易短路的情況發(fā)生，所有我們的電路布局的時(shí)候盡量避免那些具有高電位差的元器件相差的距離過(guò)于近，防止出現(xiàn)短路的情況發(fā)生，特別是在高電壓的工作環(huán)境下，尤其需要注意。

最后就是需要從整體上認(rèn)真的分析電路的結(jié)構(gòu)，清楚的將電路進(jìn)行模塊劃分，每個(gè)模塊都有很多的電子器件，盡量讓相同模塊的電子器件在一起，比如高頻放大電路或者混頻電路等等這些模塊，其需要使用非常多的電子器件，需要在布局的時(shí)候盡量的讓他們?cè)谝黄?，這樣可以有效的減少電路中電線環(huán)路面積，有效的降低電路損耗和產(chǎn)生的電磁輻射，同時(shí)這樣也可以防止不同模塊之間的相互干擾。

4 布線

布線是在基本的完成布局之后進(jìn)行的，布線分為細(xì)節(jié)布線和全局布線的處理，細(xì)節(jié)布線主要是針對(duì)電路內(nèi)部那些不同的模塊內(nèi)部的線路布局，細(xì)節(jié)布線雖然在版圖設(shè)計(jì)中會(huì)存在，但是一般這些電路器件購(gòu)買好了都已經(jīng)完成了初步的細(xì)節(jié)布線，只是在有些時(shí)候需要稍稍的修改一下細(xì)節(jié)布線。

全局布線就是不同模塊之間的相互布線或者是電源和各個(gè)模塊之間的網(wǎng)絡(luò)布線。在全局布線的過(guò)程中需要注意的是，各個(gè)模塊之間由于位置的特殊性和距離的不同會(huì)造成布線存在很多的約束，如果我們把每個(gè)模塊看成是一個(gè)點(diǎn)，然后確定了哪些點(diǎn)之間會(huì)連接，那么理論上一定存在最優(yōu)的方案是的最終的布線長(zhǎng)度最短，這樣會(huì)節(jié)省材料成本，使得電路更加的簡(jiǎn)潔。

參考文獻(xiàn)

[1]吳建輝，茅潔.射頻電路PCB設(shè)計(jì)[J].電子工藝技術(shù)，2003，1：19-21+26.

[2]楊古月.PCB板的電磁協(xié)同設(shè)計(jì)[D].哈爾濱工程大學(xué)，2013.

[3]孫甲.超高頻RFID讀寫器射頻電路設(shè)計(jì)[D].天津大學(xué)，2009.

[4]黃會(huì)雄，袁海鷹.射頻電路PCB板電磁兼容設(shè)計(jì)方法與技巧[J].電子測(cè)試，2007，5：98-101.

[5]何緩，王積勤.射頻電路PCB設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的有關(guān)問(wèn)題[J].電力系統(tǒng)通信，2003，6：50-52.

[6]吳建輝.射頻電路印刷電路板的電磁兼容性設(shè)計(jì)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2002，8：12-13+18.

[7]張菲菲.TD-SCDMA信號(hào)接收機(jī)射頻電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京郵電大學(xué)，2013.