射頻電路板設計技巧

2021-09-20 03:08:34 字數 2544 閱讀 1072

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射頻電路(rf)由於不確定的因素很多,被稱作黑色藝術(black art),然而,通過經過實踐摸索,我們會發現其也是有章可循,以下將就自己多年工作實踐及前人經驗,圍繞這些方面對射頻電路的電路板設計展開討論:布局、阻抗、疊層、設計注意事項、包邊、電源處理,表面處理。

1 關於布局

rf電路布局的原則是rf訊號盡量短,且輸入遠離輸出,rf線路最好呈一字排布,其次可以l型排布,也可呈大於90度的鈍角(如135度角)排布,還有u型布局,主要取決空間和走線需要,u型布局是條件實在受限時使用,並控制兩條平行線間距離至少要2mm。濾波器等高敏感器件需要加金屬遮蔽罩,微帶線進出遮蔽罩的地方要開槽。rf區域和其他區域(如穩壓塊區域,數控區域)要分開布局;高功率放大器、低噪音放大器、頻率綜合器等都需要分開布局,且要用擋牆將它們隔離開來。

2 關於阻抗

與阻抗相關的因素有線寬,介質板厚度,介質板介電常數,銅皮厚度等。射頻中經常是用50歐姆作為阻抗匹配的標準,射頻介質板選材通常用羅傑斯系列板材,如羅傑斯4350材質的板材,假設我們選擇0.254mm厚度的,那麼根據**,線寬0.55mm,銅皮厚度選擇0.5oz,此時可以控制阻抗為50歐姆。對於其他型號,其他厚度的板材可根據其介電常數及厚度進行**,推薦大家使用polar si8000阻抗計算工具進行計算,簡單便捷。

3 關於層疊結構

rf板頂層一般擺放器件和走微帶線,第二層要大面積鋪地網路銅皮,底層也要是完整地平面鋪銅直接接觸腔體平面,中間層走訊號線,如果線路複雜,中間需要多層訊號線層,那麼相鄰的訊號線層間應新增地平面,且兩個訊號線層應該垂直走線,即一層線路以橫向為主,另外一層以縱向為主,射頻電路板由於不能使用非地網路通孔,所以除了地孔外其他網路要使用盲孔設計,如果八層板,為了有效利用疊層,第七層最好為訊號線層,這樣就會出現大量1到7盲孔,在實際加工中,這樣的盲孔設計會造成電路板嚴重翹曲,解決的辦法是使用背鑽,即將盲孔按照通孔製作,然後從底部向上控深掏掉此金屬化孔的孔銅至第七八層之間,不要掏到第七層,為了效能更加穩定,排除不確定性,可將掏空部分用樹脂填塞

4 關於電路板設計中注意事項

1)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,因此必須將干擾減到最小。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銅皮,並多打接地過孔。

2)射頻板的微帶線的2倍線寬範圍內盡量少放置非地過孔,且過孔尺寸要盡量小,不僅可以減少路徑電感,這樣主接地平面的鋪銅會盡量完整,並放置射頻訊號能量藉由過孔穿遞出去,造成洩漏

3)射頻板的微帶線上要開窗處理,即不要綠油阻焊,實測顯示,對射頻電路效能有改善效果

4)射頻訊號的邊緣要在平行於射頻線1.5倍線寬的距離兩邊分別放置一排地孔,此距離不能過近,**顯示鋪地若離微帶線過近,一部分rf能量就會耦合到地上,會造成一定的損耗,地孔要小而密,直徑一般0.2mm到0.3mm,距離一般為0.6mm到1mm,此鋪地孔可以抑制微帶線間的串擾,實際佈線中,由於有些電路板內層中有訊號線,且線路錯綜複雜,經常會有很多地方不能放置隔離孔,那麼解決的辦法是,將會碰到訊號線的接地地孔改為1到2盲孔形式,這樣就大大的保留了地孔的完整性,串擾得到有效抑制

5 關於包邊

電路板的包邊處理,射頻電路板的四周地網路金屬化包邊處理可以減少射頻訊號的損耗,由於電路板在實際的製作過程中是拼板製作,而對板邊的金屬化製作要求需要包金屬邊處的外形在過孔沉銅前就切開,而此時電路板還沒有製作結束,所以板與板之間必須要通過一些連線帶連在一起,因此不能全部切開,一般我們會將這些連線帶放置於遠離rf區域,且盡量的短,一般板廠會要求每邊要有兩處連線帶,且不短於5mm,一般rf輸入輸出之處的微帶線都是要頂到板邊的,在此位置我們都會要求板廠包邊完整,由於包邊是和大地同網路,這樣就會和微帶線短路,那麼就要求我們的電路板在回到我公司工藝裝配部門後,要用手術刀對其輕輕刮開一道口,與地網路分開,我們之所以這樣做是為了包邊盡量的完整,連線帶遠離rf區

6 關於射頻電路電源的處理

眾所周知,電路的電源需要去耦電容對電源進行濾波,去除干擾,rf晶元對電源更加敏感,需要用去耦電容和隔離電感濾電源部分的雜訊干擾,射頻電路的電源應該在引入電路板後立刻進行濾波,經穩壓塊分配給電路中各個部分,為了減少電流損耗及產生壓降,電源最好經由內層由盲孔傳遞給需要的器件,rf電路的電源一般不需要分割平面,整塊的電源平面會與rf訊號互相干擾,因此只需滿足電流要求在內層通過線的形式供電,但為了避免壓降,電源線要盡量不要繞來繞去,要盡量短,並且不能和微帶線重疊走線,還要避免環路,另外晶元周圍的去耦電源引入電源及接地焊盤上的過孔放置要距離電容焊盤盡量近,並且電容的接地焊盤需要大面積鋪設銅皮,此處應該注意過孔應該根據電流大小選擇孔徑及數量。

7 關於表面處理

射頻板經常需要金絲鍵合,普通表面處理不能夠滿足,常規要使用電鍍厚金的處理方式,並且控制金厚在2um以上,才可達到金絲鍵合的附著力要求,並且和金的純度有著很大的關係。由於鍍金工藝要求所以焊盤必須有物理連線,才可以通過電鍍的形式將全部的焊盤鍍上金,這就出現了我們設計的電路板中本不該連在一起的兩個焊盤之間有一根細細的工藝線,在電路板焊接之前需要手工剔除,不僅耗時還會破壞線路的平滑完整,對於複雜的多層板留工藝線這樣做不太現實,在實際鍍金過程中,一般是通過在銅皮上壓鋁絲然後再電鍍金,鍍金後剔除鋁絲的方式,這種的弊端就是鋁絲壓絲點處鍍不上金。化學沉鎳鈀金工藝經實踐證明可以實現完美的鍵合效果,並且不需要工藝線,通過控制金屬鎳、鈀、金的厚度即可實現,鎳一般按照常規厚度無需特殊管控,鈀和金的厚度一般控制在3微英吋即可

射頻電路板設計

成功的rf設計必須仔細注意整個設計過程中每個步驟及每個細節,這意味著必須在設計開始階段就要進行徹底的 仔細的規劃,並對每個設計步驟的進展進行全面持續的評估。而這種細緻的設計技巧正是國內大多數電子企業文化所欠缺的。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...

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