射频电路与系统设计技术概要.ppt

案例15 螺钉间距与搭接深度对屏蔽效能的影响 Layout 任何信号都不会是单一频谱的，而不可避免的会包含各种谐波成分！ PCB布线没有严格的规定，也没有能覆盖所有PCB布线的专门的规则。大多数PCB布线受限于板子的大小和铜板的层数。一些布线技术可以应用于一种电路，却不能用于另外一种。这便主要依赖于布线工程师的经验。 下面便是PCB布线的普遍方针： ? 增大走线的间距以减少电容耦合的串扰； ? 平行的布电源线和地线以使PCB电容达到最佳； ? 将敏感的高频线布在远离高噪声电源线的地方； ? 加宽电源线和地线以减少电源线和地线的阻抗。 PCB布线规则 最重要的原则是，布局、布线时应使所有信号回路面积（特别是高频信号和敏感信号回路面积）尽可能小。 多层PCB的叠层设计 布线原则 避免平行布线 最小化原则 避免布线突变 布线间距 应大于3倍线宽以上 布线与共面地层间距 布线与PCB边缘间距原则 接地设计 正确安排接地过孔 案例15 PCB EMC PCB上安装双工器 双工器建模及仿真结果 天线到发射端需要62dB的隔离度，现在PCB仿真仅为58dB左右，器件的隔离度为62dB左右并考虑到3dB的插入损耗，需要的应该在65dB左右。 双工器与PCB联合仿真结果 上图为包含PCB特性及双工器特性的联合仿真结果与原理图，从仿真结果可以看出，此时有约15dB左右的差距。 增加过孔后的联合仿真结果 为了提高隔离度，在信号传输线上添加过孔增加隔离度。 尝试在电路外围增加屏蔽结构来提高隔离度。 屏蔽腔示意图和仿真结果 天线与发射端的隔离增加到了58dB左右，与双工器的数据手册结果相同，但依然不能满足65dB的隔离度指标。 三维结构的仿真结果 为了去除掉空间耦合的影响，考虑在两条传输线间增加一道金属隔墙以提高空间耦合的抑制能力。 增加隔墙后的三维视图与仿真结果 从仿真结果可以看出，此时的端口隔离度提高到了80dB左右，远远超过了所要求的65dB。 案例16 全系统EMC 分析对象：汽车内安装ECU后的全车辐射情况 谐振计算结果的参数 实部频率是震荡频率 虚部频率表示损耗 波长等于c / Re{f} K = 2*pi / Wavelength K为自由空间波数 Q = Re{f} / (2*pi*Im{f}) Q是品质因子 机箱谐振分析的热点电场分布 机箱谐振分析的电场热点分布（续） 机箱的孔缝泄漏分析:  直接开孔，5mm矩形开孔，5mm圆形开孔，5mm圆柱线开孔的电磁泄漏的对比 PCB与机箱链接 PCB导入机箱 4) Siwave results are dynamically linked into HFSS model 电缆布局建模 机箱和电缆导入车体 外围电路的设计 输入端口的设计 输出端口的设计 IQ信号传输网络的设计 低通滤波器的选取 低通滤波器相位特性比较 基板的设计与仿真 基板的电磁场仿真 基板与外围器件的共仿真 IQ信号的幅频特性 IQ信号的相频特性 测试结果 MMIC方案IQ幅频特性 MMIC方案变频特性 性能比较 分布式方案样品1的测试结果 MMIC方案的测试结果 分布式方案样品2的测试结果 5 射频系统的电磁兼容设计 什么是电磁兼容？ EMC — Electro Magnetic Compatibility 设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。 电磁兼容的组成 常见骚扰源 SI与PI 信号完整性(signal integrity)? 信号完整性(Signal integrity)是指一个信号在电路中产生正确的响应的能力。信号具有良好的信号完整性(signal integrity)是指当在需要的时候，具有所必需达到的电压电平数值。 电源完整性(power integrity)? 电源完整性(Powerl integrity)是指一个电源在电路中进行无损分配的能力。电源具有良好的电源完整性(signal integrity)是指当在需要的时候，能以小的失真和损失进行供电的能力。 案例14 PCB的SI分析 PCB SI分析的基础是板级的电磁场仿真 对箭头所指的差分对进行SI分析 差分对传输损耗 差分对回波损耗 差分对阻抗分析 差分对差模阻抗 差分对共模阻抗 全功能SI分析 眼图与时域信号波形 射频系统EMC设计 射频系统EMC设计的几个方面： 信号分配 滤波 屏蔽 Layout 信号分配 插座引脚上的信号分配，会在很大程度上影响系统的EMC特性。在系统设计的初始阶段，应该对信号分配做出评估和规划，考虑到诸如线束绑扎，线缆选型，信号分布的影响。 不同线缆形式的分析 不同线缆形式的场分布 不同信号分配的场分布 系统滤波 射频系统设计中的滤波器应用 不