怎樣提高射頻電路PCB設(shè)計的可靠性

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，手持無線射頻電路技術(shù)運(yùn)用越來越廣，如：無線尋呼機(jī)、手機(jī)、無線PDA等，其中的射頻電路的性能指標(biāo)直接影響整個產(chǎn)品的質(zhì)量。這些掌上產(chǎn)品的一個最大特點(diǎn)就是小型化，而小型化意味著元器件的密度很大，這使得元器件(包括SMD、SMC、裸片等)的相互干擾十分突出。電磁干擾信號如果處理不當(dāng)，可能造成整個電路系統(tǒng)的無法正常工作，因此，如何防止和抑制電磁干擾，提高電磁兼容性，就成為設(shè)計射頻電路PCB時的一個非常重要的課題。同一電路，不同的PCB設(shè)計結(jié)構(gòu)，其性能指標(biāo)會相差很大。本討論采用Protel99 SE軟件進(jìn)行掌上產(chǎn)品的射頻電路PCB設(shè)計時，如果最大限度地實現(xiàn)電路的性能指標(biāo)，以達(dá)到電磁兼容要求。

1 板材的選擇

印刷電路板的基材包括有機(jī)類與無機(jī)類兩大類?；闹凶钪匾男阅苁墙殡姵?shù)εr、耗散因子(或稱介質(zhì)損耗)tanδ、熱膨脹系數(shù)CET和吸濕率。其中εr影響電路阻抗及信號傳輸速率。對于高頻電路，介電常數(shù)公差是首要考慮的更關(guān)鍵因素，應(yīng)選擇介電常數(shù)公差小的基材。

2 PCB設(shè)計流程

由于Protel99 SE軟件的使用與Protel 98等軟件不同，因此，首先簡要討論采用Protel99 SE軟件進(jìn)行PCB設(shè)計的流程。

①由于Protel99 SE采用的是工程(PROJECT)數(shù)據(jù)庫模式管理，在Windows 99下是隱含的，所以應(yīng)先鍵立1個數(shù)據(jù)庫文件用于管理所設(shè)計的電路原理圖與PCB版圖。

②原理圖的設(shè)計。為了可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，在進(jìn)行原理設(shè)計之間，所用到的元器件都必須在元器件庫中存在，否則，應(yīng)在SCHLIB中做出所需的元器件并存入庫文件中。然后，只需從元器件庫中調(diào)用所需的元器件，并根據(jù)所設(shè)計的電路圖進(jìn)行連接即可。

③原理圖設(shè)計完成后，可形成一個網(wǎng)絡(luò)表以備進(jìn)行PCB設(shè)計時使用。

④PCB的設(shè)計。a.PCB外形及尺寸的確定。根據(jù)所設(shè)計的PCB在產(chǎn)品的位置、空間的大小、形狀以及與其它部件的配合來確定PCB的外形與尺寸。在MECHANICAL LAYER層用PLACE TRACK命令畫出PCB的外形。b.根據(jù)SMT的要求，在PCB上制作定位孔、視眼、參考點(diǎn)等。c.元器件的制作。假如需要使用一些元器件庫中不存在的特殊元器件，則在布局之前需先進(jìn)行元器件的制作。在Protel99 SE中制作元器件的過程比較簡單，選擇“DESIGN”菜單中的“MAKE LIBRARY”命令后就進(jìn)入了元器件制作窗口，再選擇“TOOL”菜單中的“NEW COMPONENT”命令就可以進(jìn)行元器件的設(shè)計。這時只需根據(jù)實際元器件的形狀、大小等在TOP LAYER層以PLACE PAD等命令在一定的位置畫出相應(yīng)的焊盤并編輯成所需的焊盤(包括焊盤形狀、大小、內(nèi)徑尺寸及角度等，另外還應(yīng)標(biāo)出焊盤相應(yīng)的引腳名)，然后以PLACE TRACK命令在TOP OVERLAYER層中畫出元器件的最大外形，取一個元器件名存入元器件庫中即可。d.元器件制作完成后，進(jìn)行布局及布線，這兩部分在下面具體進(jìn)行討論。e.以上過程完成后必須進(jìn)行檢查。這一方面包括電路原理的檢查，另一方面還必須檢查相互間的匹配及裝配問題。電路原理的檢查可以人工檢查，也可以采用網(wǎng)絡(luò)自動檢查(原理圖形成的網(wǎng)絡(luò)與PCB形成的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較即可)。f.檢查無誤后，對文件進(jìn)行存檔、輸出。在Protel99 SE中必須使用“FILE”選項中的“EXPORT”命令，把文件存放到指定的路徑與文件中(“IMPORT”命令則是把某一文件調(diào)入到Protel99 SE中)。注：在Protel99 SE中“FILE”選項中的“SAVE COPY AS…”命令執(zhí)行后，所選取的文件名在Windows 98中是不可見的，所以在資源管理器中是看不到該文件的。這與Protel 98中的“SAVE AS…”功能不完全一樣。

3 元器件的布局

由于SMT一般采用紅外爐熱流焊來實現(xiàn)元器件的焊接，因而元器件的布局影響到焊點(diǎn)的質(zhì)量，進(jìn)而影響到產(chǎn)品的成品率。而對于射頻電路PCB設(shè)計而言，電磁兼容性要求每個電路模塊盡量不產(chǎn)生電磁輻射，并且具有一定的抗電磁干擾能力，因此，元器件的布局還直接影響到電路本身的干擾及抗干擾能力，這也直接關(guān)系到所設(shè)計電路的性能。因此，在進(jìn)行射頻電路PCB設(shè)計時除了要考慮普通PCB設(shè)計時的布局外，主要還須考慮如何減小射頻電路中各部分之間相互干擾、如何減小電路本身對其它電路的干擾以及電路本身的抗干擾能力。根據(jù)經(jīng)驗，對于射頻電路效果的好壞不僅取決于射頻電路板本身的性能指標(biāo)，很大部分還取決于與CPU處理板間的相互影響，因此，在進(jìn)行PCB設(shè)計時，合理布局顯得尤為重要.

布局總原則：元器件應(yīng)盡可能同一方向排列，通過選擇PCB進(jìn)入熔錫系統(tǒng)的方向來減少甚至避免焊接不良的現(xiàn)象;根據(jù)經(jīng)驗元器件間最少要有0.5mm的間距才能滿足元器件的熔錫要求，若PCB板的空間允許，元器件的間距應(yīng)盡可能寬。對于雙面板一般應(yīng)設(shè)計一面為SMD及SMC元件，另一面則為分立元件。