射頻電路PCB設計和電磁兼容

楊福君　楊艷萍

摘 要：射頻電路一直被運用于通信技術，特別是我們使用的手機和藍牙設備，射頻電路是其數據傳輸的核心。這些電路的特點是體積小、便于攜帶、穩定性較好，但是基于上述特點，在一個小小的手機內部存在無數的小型電子器件，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現射頻電路PCB設計可以有效的減少電磁干擾，實現電磁兼容。并且由于其本身的電路的體積小、輕便等特點，一直以來都是移動通信設備的最佳選擇。

關鍵詞：射頻電路；PCB設計；電磁兼容

引言

隨著通信技術的發展，無線電射頻電路的應用越來越廣泛，特別是手機、藍牙產品，無線電傳播的核心技術就是射頻電路。而隨著近年來4G業務的逐漸普及數據的傳送量級也顯著提升，每天通過射頻電路傳遞的信號數量數十倍百倍的增加，這也對射頻電路的創想帶來挑戰。此外由于射頻電路主要是運用于移動設備，其特點是體積小，便于攜帶，所以整個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，在手機內部有著無數的電子器件，相互之間會產生電磁干擾，這是無法避免的，不過可以進行一些操作可以有效的減低這些電磁干擾帶來的影響。因此我們選擇射頻電路的PCB設計，該種設計的特點就是體積小，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。我們在選擇板材的時候關注的最多的是板材具有的介電常數、介質損耗以及熱膨脹系數，介電常數很大程度上影響電路的阻抗和電路的傳輸速率，特別是對于一些頻率非常高的電路，對介電常數的要求尤為嚴格，因此通常我們選擇具備較小介電常數的板材是主流。

2 PCB設計流程

2.1 原理圖的設計

PCB設計首先需要對原理圖進行設計，該步驟借助計算機完成。在計算機內部借助一定的工具軟件，工具軟件中會有所有電子器件的模擬元件，我們在電腦中模擬真實的電路圖首先設計好電路，然后找到對應的模擬電子器件把電路圖連接好，接著對原理圖的設計進行運行的模擬，確定基本的運行沒有問題。

2.2 PCB設計

在第一步的原理圖設計好了之后，根據原理圖我們對PCB的外形和尺寸進行科學確定，根據PCB器件所在的位置、大小、外形以及參數情況優化PCB的外形和尺寸，讓整個系統達到最佳的性能。在這個過程中首先需要在PCB表面確定定位孔、視眼、參考點等等這些為位置。

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存中都能夠找到，但是實際中一些元器件在庫存中如果沒有的話，這些元器件就需要我們自己進行制作加工。一般這些元器件的制作都比較簡單，所以整個過程不是很麻煩。當元器件完成之后就需要對其進行布局和布線操作。在最后的步驟還需要對電路進行檢查，確保電路的性能達到要求以及運行起來基本保持穩定。

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，布局的過程采用的是表面貼裝工藝，運用紅外爐再流焊來實現微型電子元器件的焊接。焊接是射頻電路設計當中非常重要的一個環節，其焊接的質量直接影響整個電路的成品質量。對于射頻電路PCB電路，在焊接當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，切不可產生相互之間的電磁輻射，影響各個電子器件的獨立運行，所以我們在選擇電子元器件的時候，都會優先選擇具備抵抗地磁干擾能力的器件。

另外，整個電路在運行中，電路中存在電流就會產生磁場，所以射頻電路出了各個期間的電磁干擾之外還需要考慮電路本身對于其它電路的電磁干擾。因此宏觀的電路布局非常關鍵，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，我們在選擇PCB進入熔錫系統的方向來減少在焊接過程中造成的焊接不牢固產生的不利情況發生。通常我們至少要讓元器件之間的距離達到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于靠近，焊接工作將會沒有辦法開展。

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

最后就是需要從整體上認真的分析電路的結構，清楚的將電路進行模塊劃分，每個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，需要在布局的時候盡量的讓他們在一起，這樣可以有效的減少電路中電線環路面積，有效的降低電路損耗和產生的電磁輻射，同時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行的，布線分為細節布線和全局布線的處理，細節布線主要是針對電路內部那些不同的模塊內部的線路布局，細節布線雖然在版圖設計中會存在，但是一般這些電路器件購買好了都已經完成了初步的細節布線，只是在有些時候需要稍稍的修改一下細節布線。

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模塊之間的網絡布線。在全局布線的過程中需要注意的是，各個模塊之間由于位置的特殊性和距離的不同會造成布線存在很多的約束，如果我們把每個模塊看成是一個點，然后確定了哪些點之間會連接，那么理論上一定存在最優的方案是的最終的布線長度最短，這樣會節省材料成本，使得電路更加的簡潔。

參考文獻

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