手機PCB板的設計技巧

下面就對手機PCB板的設計技巧加以總結：

1 盡可能地把高功率RF 放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔離開來，簡單地說， 就是讓高功率RF發射電路遠離低功率RF接收電路。手機功能比較多、元器件很多，但是 PCB 空間較小，同時考慮到布線的設計過程限定最高，所有的這一些對設計技巧的要求就比較高。這時候可能需要設計四層到六層PCB了，讓它們交替工作，而不是同時工作。高功率電路有時還可包括RF緩沖器和壓控制振蕩器(VCO)。確保PCB板上高功率區至少有一整塊地，最好上面沒有過孔，當然，銅皮越多越好。敏感的模擬信號應該盡可能遠離高速數字信號和RF信號。

2 設計分區可以分解為物理分區和電氣分區。物理分區主要涉及元器件布局、朝向和屏蔽等問題； 電氣分區可以繼續分解為電源分配、RF走線、敏感電路和信號以及接地等的分區。

2.1 我們討論物理分區問題。元器件布局是實現一個優秀RF設計的關鍵，最有效的技術是首先固定位于RF 路徑上的元器件，并調整其朝向以將RF 路徑的長度減到最小，使輸入遠離輸出，并盡可能遠地分離高功率電路和低功率電路。最有效的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 線走在表層上。將RF 路徑上的過孔尺寸減到最小不僅可以減少路徑電感，而且還可以減少主地上的虛焊點，并可減少RF 能量泄漏到層疊板內其他區域的機會。在物理空間上，像多級放大器這樣的線性電路通常足以將多個RF 區之間相互隔離開來，但是雙工器、混頻器和中頻放大器/混頻器總是有多個 RF/IF 信號相互干擾，因此必須小心地將這一影響減到最小。

2.2 RF與IF 走線應盡可能走十字交叉，并盡可能在它們之間隔一塊地。正確的RF路徑對整塊PCB板的性能而言非常重要，這也就是為什么元器件布局通常在手機PCB 板設計中占大部分時間的原因。在手機PCB板設計上，通?？梢詫⒌驮胍舴糯笃麟娐贩旁赑CB板的某一面，而高功率放大器放在另一面，并最終通過雙工器把它們在同一面上連接到RF 端和基帶處理器端的天線上。需要一些技巧來確保直通過孔不會把 RF 能量從板的一面傳遞到另一面，常用的技術是在兩面都使用盲孔?？梢酝ㄟ^將直通過孔安排在PCB板兩面都不受 RF干擾的區域來將直通過孔的不利影響減到最小。有時不太可能在多個電路塊之間保證足夠的隔離，在這種情況下就必須考慮采用金屬屏蔽罩將射頻能量屏蔽在RF 區域內，金屬屏蔽罩必須焊在地上，必須與元器件保持一個適當距離，因此需要占用寶貴的PCB板空間。盡可能保證屏蔽罩的完整非常重要， 進入金屬屏蔽罩的數字信號線應該盡可能走內層，而且最好走線層的下面一層PCB是地層。RF信號線可以從金屬屏蔽罩底部的小缺口和地缺口處的布線層上走出去，不過缺口處周圍要盡可能地多布一些地，不同層上的地可通過多個過孔連在一起。

2.3 恰當和有效的芯片電源去耦也非常重要。許多集成了線性線路的RF 芯片對電源的噪音非常敏感，通常每個芯片都需要采用高達四個電容和一個隔離電感來確保濾除所有的電源噪音。一塊集成電路或放大器常常帶有一個開漏極輸出，因此需要一個上拉電感來提供一個高阻抗RF 負載和一個低阻抗直流電源，同樣的原則也適用于對這一電感端的電源進行去耦。有些芯片需要多個電源才能工作，因此你可能需要兩到三套電容和電感來分別對它們進行去耦處理，電感極少并行靠在一起， 因為這將形成一個空芯變壓器并相互感應產生干擾信號，因此它們之間的距離至少要相當于其中一個器件的高度，或者成直角排列以將其互感減到最小。

2.4 電氣分區原則大體上與物理分區相同，但還包含一些其它因素。手機的某些部分采用不同工作電壓， 并借助軟件對其進行控制，以延長電池工作壽命。這意味著手機需要運行多種電源，而這給隔離帶來了更多的問題。電源通常從連接器引入，并立即進行去耦處理以濾除任何來自線路板外部的噪聲，然后再經過一組開關或穩壓器之后對其進行分配。手機PCB板上大多數電路的直流電流都相當小，因此走線寬度通常不是問題，不過，必須為高功率放大器的電源單獨走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，需要采用多個過孔來將電流從某一層傳遞到另一層。此外，如果不能在高功率放大器的電源引腳端對它進行充分的去耦， 那么高功率噪聲將會輻射到整塊板上，并帶來各種各樣的問題。高功率放大器的接地相當關鍵，并經常需要為其設計一個金屬屏蔽罩。在大多數情況下，同樣關鍵的是確保RF輸出遠離RF輸入。這也適用于放大器、緩沖器和濾波器在最好情況下，它們將能在任何溫度和電壓條件下穩定地工作。實際上， 它們可能會變得不穩定， 并將噪音和互調信號添加到RF 信號上。如果射頻信號線不得不從濾波器的輸入端繞回輸出端，這可能會嚴重損害濾波器的帶通特性。為了使輸入和輸出得到良好的隔離，首先必須在濾波器周圍布一圈地，其次濾波器下層區域也要布一塊地，并與圍繞濾波器的主地連接起來。把需要穿過濾波器的信號線盡可能遠離濾波器引腳也是個好方法。 此外，整塊板上各個地方的接地都要十分小心，否則會在引入一條耦合通道。有時可以選擇走單端或平衡RF 信號線，有關交叉干擾和EMC/EMI 的原則在這里同樣適用。平衡RF 信號線如果走線正確的話，可以減少噪聲和交叉干擾，但是它們的阻抗通常比較高，而且要保持一個合理的線寬以得到一個匹配信號源、走線和負載的阻抗，實際布線可能會有一些困難。緩沖器可以用來提高隔離效果，因為它可把同一個信號分為兩個部分，并用于驅動不同的電路，特別是本振可能需要緩沖器來驅動多個混頻器。當混頻器在 RF頻率處到達共模隔離狀態時，它將無法正常工作。緩沖器可以很好地隔離不同頻率處的阻抗變化，從而電路之間不會相互干擾。緩沖器對設計的幫助很大，它們可以緊跟在需要被驅動電路的后面，從而使高功率輸出走線非常短，由于緩沖器的輸入信號電平比較低，因此它們不易對板上的其它電路造成干擾。壓控振蕩器(VCO)可將變化的電壓轉換為變化的頻率，這一特性被用于高速頻道切換，但它們同樣也將控制電壓上的微量噪聲轉換為微小的頻率變化，而這就給 RF信號增加了噪聲高功率RF放大器（HPA）和低噪音放大器（LNA）要隔開 盡可能地把高功率RF放大器（HPA）和低噪音放大器（LNA）隔離開來，簡單地說，就是讓高功率RF發射電路遠離低功率RF接收電路。