布线时与焊盘直接相连的线条不宜太宽,走线应尽量离开不相连的元器件,以免短路;过孔不宜画在元器件上,且应尽量远离不相连的元器件,以免在生产中出现虚焊、连焊、短路等现象。在射频电路PCB设计中,电源线和地线的正确布线显得尤其重要,合理的设计是克服电磁干扰的最重要的手段。
PCB上相当多的干扰源是通过电源和地线产生的,其中地线引起的噪声干扰最大。地线容易形成电磁干扰的主要原因在于地线存在阻抗。当有电流流过地线时,就会在地线上产生电压,从而产生地线环路电流,形成地线的环路干扰。当多个电路共用一段地线时,就会形成公共阻抗耦合,从而产生所谓的地线噪声。
因此,在对射频电路PCB的地线进行布线时应该做到:
1)对电路进行分块处理时,射频电路基本上可分成高频放大、混频、解调、本振等部分,要为各个电路模块提供一个公共电位参考点,即各模块电路各自的地线,这样信号就可以在不同的电路模块之间传输。然后,汇总于射频电路PCB 接入地线的地方,即汇总于总地线。由于只存在一个参考点,因此没有公共阻抗耦合存在,从而也就没有相互干扰问题;
2)数字区与模拟区尽可能以地线进行隔离,并且数字地与模拟地要分离,最后接于电源地;
3
)在各部分电路内部的地线也要注意单点接地原则,尽量减小信号环路面积,并与相应的滤波电路的地线就近相接;
4)在空间允许的情况下,各模块之间最好能以地线进行隔离,防止相互之间的信号耦合效应。
2 实验测试
下面几个实验测试事例,说明了不同原因带来的干扰及其实际的解决办法。
2. 1 电源线和地线带来的干扰
图1取自某高压控制保护PCB的部分电路。图1a为原设计电路。由于电源线和地线的印制导线宽度太细,电路在工作时局受外界干扰;图1b是经过改进后的电路,其电源线和地线加粗至5 mm,解决了电路的干扰问题。
图1 某高压控制保护PCB的部分电路
2. 2 元器件布局不合理带来的干扰
图2取自某雷达发射机磁场控制保护PCB的部分电路。重新布局元器件后改进的PCB 电路(如图2b)较改进前的PCB 电路(如图2a)在抗干扰性能上有很大的改善。
图2 某雷达发射机磁场控制保护PCB的部分电路
2. 3 布线不合理带来的干扰
图3取自某雷达CFA电源控制保护PCB的部分电路。图3a为原设计电路。由于布线时将高压取样信号线布于闭环取样回路中,使闭环取样电路在工作时易受外界的干扰,造成经常误报过压故障;而图3b是经过改进后的PCB电路,由于避开了高压取样信号线带来的干扰,改进后的PCB电路工作可靠稳定。
图3 某雷达CFA电源控制保护PCB的部分电路
3 结 语
射频电路PCB设计的关键在于如何减少辐射能力以及如何提高抗干扰能力,合理的布局与布线是设计时频电路PCB的保证。文中所述方法有利于提高射频电路PCB设计的可靠性,解决好电磁干扰问题,进而达到电磁兼容的目的。