射频电路PCB设计和电磁兼容

杨福君　杨艳萍

摘 要：射频电路一直被运用于通信技术，特别是我们使用的手机和蓝牙设备，射频电路是其数据传输的核心。这些电路的特点是体积小、便于携带、稳定性较好，但是基于上述特点，在一个小小的手机内部存在无数的小型电子器件，其相互之间必然存在电磁干扰，而为了减少这种电磁干扰我们研究发现射频电路PCB设计可以有效的减少电磁干扰，实现电磁兼容。并且由于其本身的电路的体积小、轻便等特点，一直以来都是移动通信设备的最佳选择。

关键词：射频电路；PCB设计；电磁兼容

引言

随着通信技术的发展，无线电射频电路的应用越来越广泛，特别是手机、蓝牙产品，无线电传播的核心技术就是射频电路。而随着近年来4G业务的逐渐普及数据的传送量级也显著提升，每天通过射频电路传递的信号数量数十倍百倍的增加，这也对射频电路的创想带来挑战。此外由于射频电路主要是运用于移动设备，其特点是体积小，便于携带，所以整个电路的基本要求也是体积一定要小，布线一定要均匀合理，并且微型的元器件不能形成干扰，但是显然，在手机内部有着无数的电子器件，相互之间会产生电磁干扰，这是无法避免的，不过可以进行一些操作可以有效的减低这些电磁干扰带来的影响。因此我们选择射频电路的PCB设计，该种设计的特点就是体积小，防止电磁干扰效果明显。

1 板基材的选择

一些集成电路是在板材上完成的，所以首先射频电路需要选择合理合适的板材，作为承接电子器件的模板。我们在选择板材的时候关注的最多的是板材具有的介电常数、介质损耗以及热膨胀系数，介电常数很大程度上影响电路的阻抗和电路的传输速率，特别是对于一些频率非常高的电路，对介电常数的要求尤为严格，因此通常我们选择具备较小介电常数的板材是主流。

2 PCB设计流程

2.1 原理图的设计

PCB设计首先需要对原理图进行设计，该步骤借助计算机完成。在计算机内部借助一定的工具软件，工具软件中会有所有电子器件的模拟元件，我们在电脑中模拟真实的电路图首先设计好电路，然后找到对应的模拟电子器件把电路图连接好，接着对原理图的设计进行运行的模拟，确定基本的运行没有问题。

2.2 PCB设计

在第一步的原理图设计好了之后，根据原理图我们对PCB的外形和尺寸进行科学确定，根据PCB器件所在的位置、大小、外形以及参数情况优化PCB的外形和尺寸，让整个系统达到最佳的性能。在这个过程中首先需要在PCB表面确定定位孔、视眼、参考点等等这些为位置。

然后就需要开始制作需要使用的元器件，一般我们使用的元器件在库存中都能够找到，但是实际中一些元器件在库存中如果没有的话，这些元器件就需要我们自己进行制作加工。一般这些元器件的制作都比较简单，所以整个过程不是很麻烦。当元器件完成之后就需要对其进行布局和布线操作。在最后的步骤还需要对电路进行检查，确保电路的性能达到要求以及运行起来基本保持稳定。

3 元器件的布局

元器件的布局不像是一般的电子器件布局，由于射频电路是微型的电路，所有的元器件都非常的小，布局的过程采用的是表面贴装工艺，运用红外炉再流焊来实现微型电子元器件的焊接。焊接是射频电路设计当中非常重要的一个环节，其焊接的质量直接影响整个电路的成品质量。对于射频电路PCB电路，在焊接当中尤其需要注意的是，不同的电子器件之间要形成很好的电磁兼容，切不可产生相互之间的电磁辐射，影响各个电子器件的独立运行，所以我们在选择电子元器件的时候，都会优先选择具备抵抗地磁干扰能力的器件。

另外，整个电路在运行中，电路中存在电流就会产生磁场，所以射频电路出了各个期间的电磁干扰之外还需要考虑电路本身对于其它电路的电磁干扰。因此宏观的电路布局非常关键，电路布局有一些基本的原则可以供参考。

首先是元器件的排列尽量使排成一列，我们在选择PCB进入熔锡系统的方向来减少在焊接过程中造成的焊接不牢固产生的不利情况发生。通常我们至少要让元器件之间的距离达到0.5mm以上，才能够顺利的完成元器件之间的熔锡焊接，否则由于元器件之间的距离过于靠近，焊接工作将会没有办法开展。

然后是PCB系统的所有的接口都需要相互之间匹配，无论是位置还是大小和形状，都应当综合考虑，保证相互之间的连接没有任何问题。还有就是由于电路的复杂性，电路之间必然存在电位的差值，但是这些差值又出现了距离很小的空间之内，这样就会很容易短路的情况发生，所有我们的电路布局的时候尽量避免那些具有高电位差的元器件相差的距离过于近，防止出现短路的情况发生，特别是在高电压的工作环境下，尤其需要注意。

最后就是需要从整体上认真的分析电路的结构，清楚的将电路进行模块划分，每个模块都有很多的电子器件，尽量让相同模块的电子器件在一起，比如高频放大电路或者混频电路等等这些模块，其需要使用非常多的电子器件，需要在布局的时候尽量的让他们在一起，这样可以有效的减少电路中电线环路面积，有效的降低电路损耗和产生的电磁辐射，同时这样也可以防止不同模块之间的相互干扰。

4 布线

布线是在基本的完成布局之后进行的，布线分为细节布线和全局布线的处理，细节布线主要是针对电路内部那些不同的模块内部的线路布局，细节布线虽然在版图设计中会存在，但是一般这些电路器件购买好了都已经完成了初步的细节布线，只是在有些时候需要稍稍的修改一下细节布线。

全局布线就是不同模块之间的相互布线或者是电源和各个模块之间的网络布线。在全局布线的过程中需要注意的是，各个模块之间由于位置的特殊性和距离的不同会造成布线存在很多的约束，如果我们把每个模块看成是一个点，然后确定了哪些点之间会连接，那么理论上一定存在最优的方案是的最终的布线长度最短，这样会节省材料成本，使得电路更加的简洁。

参考文献

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