EMC学习笔记（十五）射频PCB的EMC设计（二）
射频PCB的EMC设计（二）
1.滤波
1.1 电源和控制线的滤波
随着电子技术的发展，频率越来越高，以前没有对设备形成干扰的噪声，尖脉冲都已可能对设备构成威胁。 电源线和控制线是电磁干扰出入电路的主要途径。通过电源线或控制线，外界的干扰可以传入电路，干扰电路正常工作: 同样，电路中的干扰也可以通过电源线或控制线传到外部电路，对其他设备造成干扰。
(1)、可以采用EM1吸收磁珠/环，连接器用的EMI磁片，表面贴装 (SMT) EMI元件，用于抑制信号线、电源线上的噪声和尖锋干扰，它同时具有吸收静电脉冲能力 ，这种滤波器只允许直流或低频(一般为几KHz)信号通过，而对较高频率的干扰信号则有很大的衰减，使电子设备达到电磁兼容和静电放电的相应国内、国际标准。
(2)、机箱或箱内单元隔板的入出线上EM1滤波和射频隔离，可以采用螺纹固定方式的穿芯电容。
(3)、为抑制雷击、浪涌，可以采用突波吸收器，具有响应速度快的优点，当脉冲电流超过元件的承受能力时，会自动断开，即元件损坏时表现为开路状态。
(4)、射频PCB的直流电源入口处组合并联三个滤波电容，一般来说，这三个电容的容量相差100倍。利用这三种电容的各自优点分别 滤除电源线上的低、中、高频。例如: 10uf，0.1uf,100pf.
(5)、用同一组电源给小信号级联放大器馈电，建议先从末级开始，依次向前级供电。且每级的电源滤波至少有两个电容 :0.1uf，100pf。 当信号频率高于1GHz时，还要增加10pf滤波电容，10pf的滤波电容有很高的自谐振频率，且最靠近电源脚。
如图所示，电源从C107首先进入未级，C96和C154为未级放大器滤波电容，C96靠近未级电源R108的供电脚;C94、C228为前级放大器滤波电容，C94靠近前级电源R104的供电脚。
(6)、应注意退耦、滤波，防止不同单元通过电源线产生干扰，电源布线时电源线之间应相互隔离。
(7)、功放模块的电源滤波电容至少有三个元件，10uf、0.luf、 100pf，一定要靠近相关管脚且高频小容量电容100pf最靠近。 当信号频率高于1GHz时，还要增加10pf滤波电容。
1.2 频率合成器数据线、时钟线、使能线的滤波
频率合成器中的数据线 、时钟线、使能线在射频PCB中，是关键信号线，走线除了遵守数字PCB设计规则外，还要注意以下几点:
(1)、增加隔离措施 ，保证数据、时钟、使能线上不能有其他信号存在。 从屏蔽腔外部接到PCB的数据、时钟、使能线，要经过安装在屏蔽壁上的穿芯电容。还有一种简单的方法是在数据、时钟、使能线上加RC低通滤波器。如图所示。当然电阻电容的值要保证正确的编程时序。
(2)、数据、时钟、使能线不能在数字频率合成器芯片、晶体、晶体振荡器、变压器、光耦、电源模块等器件底部表面层走线。
(3)、数据、时钟、使能线要避免与同一层或相邻层的模拟信号线交叉走线。
2.接地
2.1 接地分类
理想的接地平面是一个零电位的物理体 ，任何干扰信号电平通过它，都不会产生电压降。实际的接地平面，有时在两接地点要产生几微伏甚至更大的电位差。
对于一个设计师，应考虑和分析地电位分布，以便寻找接地平面上的低电平点，作为敏感电路或设备的接地点。
通常采用的接地方式有: 浮地、单点接地、多点接地以及混合接地。
(1)、浮地的目的是将电路 (或设备) 与公共地，或可能引起环流的公共导线隔离开来 ，为了消除静电积累的影响，需要在设备与大地之间接进一个阻值很大的泄放电阻。
(2)、电路在低频工作时 (即地线长度小于工作频率的2/20时) 一般采用单点接地;(3)、地线长度大于0.152时，采用多点接地;
(4)、对于工作频率范围很宽的电路，考虑采用混合接地；
(5)、对于射频电路接地，要求接地线尽量要短或者大面积接地。
2.2 大面积接地
为减少地平面的阻抗，达到良好的接地效果，要遵守以下规则:
(1)、射频PCB的接地要求大面积接地;
(2)、在微带印制电路中，底面为接地面，必须确保完整的地平面;
(3)、由于趋肤效应的存在，要将地平面镀金或镀银，导电良好，以降低地线阻抗:(4)、使用紧固螺钉，使其与屏蔽腔腔体紧密结合。
2.3 分组就近接地
按照电路的结构 分布和电流的大小将整个电路分为 N组，各组电路就近接地 形成回路，要调整各组内滤波电容方向，缩小地回路。
接地线要短而直，禁止交叉重叠。减少公共地阻抗所产生的干扰。
2.4 射频器件接地
表面贴射频器件和滤波电容需要接地时，为减小器件接地电感，要求:
(I)、每个焊盘至少要有两根花盘脚接铺地铜皮; 如果工艺上允许，则采用全接触方式接地。
(2)、用至少两个金属化过孔在器件管脚旁就近接地;
(3)、增大过孔孔径和并联若干过孔;
(4)、有些元件的底部是接地的金属壳 ，要在元件的投影区内加一些接地孔 ，表面层的投影区内没有绿油。
2.5 接地时应该注意的问题
(1)、在工艺允许的前提下，缩短焊盘边缘与过孔焊盘边缘的距离;在工艺允许的前提下，接地的大焊盘必须直接盖在至少6个接地过孔上;(2)、(3)、接地线需要走一定的距离时，应缩短接地线长度，不能超过入/20，以防止天线效应导致信号辐射;
(4)、除特殊用途外，不得有孤立铜皮，铜皮上一定要加地线过孔;
(5)、禁止地线铜皮上伸出终端开路的线头，在开路终端上加一个接地过孔即可:(6)、输入和输出端射频电缆屏蔽层，在PCB上的焊接点就在走线未端周围的地线铜皮上,焊接点要有不少于6个过孔接地，保证射频信号接地的连续性;
(7)、微带印制电路的终端单一接地孔直径必须大于微带线宽，或采用终端大量成排密布小孔的方式接地。
2.6 接地平面的分布
射频双面PCB，顶层为信号层，底面为地平面。如果没有非接地的过孔，则整个底面都不要绿油，整个板紧贴在屏蔽腔的底面上，进一步减小地阻抗。
射频四层PCB，顶层为信号层，第二层和第四层为地平面，第三层走电源、控制线。特殊情况下在第三层要走一些射频信号线，但缺点是过孔对信号有影响 ，另外据测试结果表明，带状线的平坦度较差。每层都大面积敷地。
随着设备的复杂和小型化，已出现更多层的射频PCB，如六层和八层，还有可能用HDI(高密度互联) 工艺做成的射频PCB。
