射频部分设计

## 1. 射频 PCB 设计 走线原则: 对于自身没有连接器的模块,需通过RF走线和天线馈点或者连接器连接,所以RF线推荐走微带线,越短越好,差损控制在 0.2dB 以内,并且阻抗控制在 50Ω。 在模块和天线连接器(或馈点)之间预留一个π型电路(两个并行器件接地脚要直接接到主地)供天线调试。 ![image.png](https://cos.easydoc.net/68658482/files/k2x1zg7s.png) 在 PCB 走线时,此信号走线控制 50Ω。产品的射频性能与此走线密切相关。在 PCB 板上影响此走线阻抗的因素如下: 走线的宽度和厚度 - 介质介电常数和厚度 - 焊盘的厚度 - 与地线的距离 - 附近的走线 ## 2. 阻抗设计 两个天线接口的 RF 信号线阻抗都需要控制 50Ω。在实际应用中根据PCB的其他参数如参考层厚度、层数和叠层等都会影响到RF的走线方式,不同的 情况参考 GND 层不一样,走线差距也将很大。 ### 2.1 3W 原则 多层板设计天线 RF 信号在 PCB 上走线时,首先考虑的是满足基本的“3W 原则”。为了减少线间串扰,应保证线间距足够大,如果线中心距不少3倍线宽时,则可保持 70%的线间电场不互相干扰,称为“3W 原则”。 ![image.png](https://cos.easydoc.net/68658482/files/k2x2oueu.png) ### 2.2 两层板阻抗设计 因为大部分客户多有用双面板进行设计,所以针对两层板典型的 1.6mm,1.0mm 厚度 PCB 设计做实例说明: 案例一:PCB 板厚 1.6mm 考虑到 PCB 板厚的影响,要完全符合 3W 原则很难实现,既要保证 50Ω走线,又要确保其不对周围器件产生的影响,所以在天线周边建议客户不要放其他元器件,并且 PCB 上的走线尽可能远离 RF 部分。 经过我们大量实际验证,以下设计可以保证 RF 阻抗控制在 50Ω左右,并且受到影响最小: RF 线宽 43mil,离旁边的地(蓝色)的距离是 8mil,射频走线的正下方是 RF 线参考层,通常为完整的地(红色)。 RF 线四周需完整的地保护,并且沿着走线方向尽量多打地孔。在射频走线及其参考地周围,不建议有其他任何走线或器件。 50Ω阻抗的理论计算: ![image.png](https://cos.easydoc.net/68658482/files/k2x2rgfg.png) 阻抗计算工具示意图(单位 mil) Er1,T1,C1,C2,CEr 参数一般由 PCB 板厂确认,每个PCB板厂的工艺和材质有略微差异,需要和 PCB 板厂确认。 H1 为 PCB 厚度,W1 为线宽,D1 为线到旁边 GND 的距离。 实际生产中要考虑误差。案例二 PCB 板厚 1.0mm PCB 板厚 1.0mm 时,RF 在 PCB 上线宽是 35mil,线到旁边的 GND 的间距是 8mil。 ## 2.3 四层板阻抗设计 四层板,板厚 1.0mm,RF 线走在表层 Lay1,参考 Lay2(GND 层)。不同 PCB 板厂的叠层会有不同,以下图的 4 层板的叠层为例: ![image.png](https://cos.easydoc.net/68658482/files/k2x2v0m9.png) Lay 1 到 Lay 2 的厚度是 65um,RF 走线 4mil,RF 到两边 GND 的距离大于 3 倍的 RF 线宽。Lay 1 蓝色,红色是 Lay 2 层,高亮部分是 RF 线。 ![image.png](https://cos.easydoc.net/68658482/files/k2x2w53a.png) 50Ω阻抗的理论计算:D1 的值在大于3倍的W1以后,对阻抗的影响就很微弱。