手机射频layout

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基础篇

对于系统，电路，器件，指标等都多少说了一些，忽然想到还有部分工作对于RF是很重要的，那就是layout了。

    其实刚入门的手机layout也知道，RF线都是最重要的，要立体包地，做好隔离。而这部分也就是射频的发射和接收线。当然了，还有阻抗控制也是很重要的。这个几乎都不是RF的范畴了，一般的layout都会走的很好，好的layout画完板你都会觉得很郁闷，根本不给我们发挥的机会啊，线走的那叫一个漂亮。现在各个平台和技术都很成熟了，所以走线保证没问题，后期基本也不会有什么大的问题了。

    闲来无事，那我们就慢慢聊聊吧。最简单的分法，就是发射和接收。发射还好了，就是控制好线的阻抗，保护相对来讲不如接收那么重要，保证阻抗保证短的线长，也就是最小的损耗，损耗太大，功耗就不好调了。如果再选了一些余量本来就不大的PA，那么你就有的调了，PA在大功率时的性能要比小信号差多了，调起来很头疼。像PA饱和功率上不去会导致很多问题，如PVT,输出谱，如2G的调制谱，3G的ALCR,SEM还有ILPC。而且在计算阻抗的时候，最后用共面波导的模型，能保证更精确的结果。共面波导模型在射频线和地的距离比较大的时候才近似微带模型。但是现在有些射频线连1倍线宽都满足不了，所以微带模型就不准确了。此外有两点需要主要，就是要保证阻抗和地的连续性，阻抗的连续性就是要求线宽和线与地的距离需要保证不变，尽量减少过孔，过孔处有阻抗变换导致损耗的增加。还有射频线下的地是它的主要回流路径，不要在下面加些地孔，这样并不会比在射频线旁边打地孔好。此外就是能走粗点就别走细的，同样的特性阻抗粗的损耗小嘛。大家都知道接收线走的都是非常小的射频信号，这些线要尽量远离有干扰的地方，比如各种电和数字信号时钟之类。接收线的立体包就是很重要的，和发射线的隔离也是非常有必要的，反正就是各种包地，尽量多的地孔。尤其是像是SAW，diplexer都要做好接地。3G双工接地不好灵敏度出问题大家都知道很麻烦吧。

    查完射频收发的走线，就是再就看看PA，PA就是一定要保证接好地。PA的控制线一般走走就行，比如MOD，EN这些。2G VRAMP，稍微注意下，一般也不会有啥问题。供电线尽量粗点，走线先进大电容后进小电容。有些PA有耦合端口，某些平台做闭环功率用的，不用的时候空着，接50欧姆，接地都没啥大区别。就没其他的了。开关也没啥特殊需要注意的，反正注意接地就行了。查完这些就看看时钟，时钟是个很强的干扰源，反正一般情况大家把系统时钟都走的很好，一路立体包地，大孔也都在每层都包好。这些完了就去看看数字IQ，反正一堆线，都一起走在内层，DIGRF的接口抗扰力也不错，不容易出问题，别走的太差。Transceiver 这部分还剩下供电了吧，不同功能模块的电及电的地都分开点（这里再加一句，信号完整性分析里的一句话非常重要，就是没有地这个说法，我们所说的地就是有用信号的回流路径，如果我们把所谓的地，就是把这个回流路径同信号线同样的重视，那么layout上就很难出问题了。所以说回来你把这些“地”都分开，是不是很有必要呢？），比如是数字还是模拟，模拟的是发射的还是接收的，比较抗干扰的还是怕干扰的。比如发射的PRE-PA供电，内部LNA的供电，肯定LNA的供电要更小心把，线宽肯定是PRE-PA更宽点吧。PLL的供电及接地你要稍微像保护时钟一样注意下吧。内部ADC,DAC的供电也别太马虎吧。这里多说一句，这个就像庖丁解牛，目无全牛。你把transceiver 就看分立的器件，那么既简化了电路，又对各部分的layout有了比较明确的概念，该怎么走也就清楚了。当然，前提是你对每个模块都有点了解。模拟电路的收发，供电，接地。数字接口，控制接口，大家都查完了，那么基本的功能肯定是没问题了。

    又想到一个比较重要的问题，我就加在后面了。对于多个PA,Transceiver，电源过来的线都要走成星型，其实很多模块的对供电的要求都是这样的，大家都不喜欢“二手电”，呵呵。我记得还有一个芯片，内部的PRE-PA是两级，同一个LDO供电，但是这个供电不是串接在这两个电源上的，而是从一个点分成两段，分别给这两部分电路供电。这两部分电路相似度算是非常高的，但是还是需要星型走线，那么其他部分大家就更应该注意了吧。当然，还有一个方面是防止放大电路的自激，不过请领会我的精神，主要是让大家注意星型走线。

    感觉现在layout上出的问题越来越少了，归根结底还是技术越来越成熟了，说了这么多，大多都是基础的东西，layout本来也就这些基本的规则。当然，如果想深究的话，会有很多可以更细致的地方，但是我觉得实际中也用不到，实在有兴趣找本SI的书研究下也好。其实难的地方就是在这些规则冲突的时候，你怎么去平衡，怎么去评估风险。毕竟现在手机越来越薄，板子越来越小，层越来越少…不过做过几个项目之后你心里也会有个大概了，希望我噼里啪啦打的这些对你能有所帮助，如果觉得哪部分需要继续讨论，可以留言，我们可以深入的讨论下。那就先到这里，收工！

   喜欢的就帮我顶下，别那么懒，看的人少我就懒得写了。

进阶篇

之前说了一些射频部分layout的注意事项，估计有些人觉得没什么意思吧。不过确实提不起高手的兴趣。那么我就说一点有意思的吧。layout也可以实现些其他的东西，这个在手机的layout上应用的比较少了，但是我觉得还是有这个趋势的。

    大概是5年前吧，参加了一个公司的面试，没问任何问题，来个年纪估计在60岁左右的长者，是总管技术的，直接扔给我一块PCB，让我画原理图，然后就离开了。当时脑袋一片空白啊...不过最后还是把电路图画出来了，就是在信号输入端有一排很细的短路线，没看明白，大概有6，7根吧，后来这个这位老人家告诉我，这个是做匹配的，其实我也应该能想到，当年做微波器件的时候，尤其是频率高的电路，如10G，20G的，这种短路线开路线做匹配的还是很常见的。为什么有这么多呢，是方便调试，留一个最合适的其他的都断开。当然，这个板子不是在手机板子上。但是从频率角度，这个频率是低于部分手机频率的，所以，手机的板子上用layout代替一些器件是行得通的，一些大公司有很多这种设计，肯定专门有一个layout仿真的部门来搞这个，小公司大家也不玩这个花哨，再说也没搞仿真的人。

    先写到这里吧，明天再继续，突然想到，怕忘记了，留个记号先。

    还是先强调一下前提条件吧，否则大家确实会质疑。首先，这种设计肯定不是主流或者常见的，就算是大公司，一个板子里这种应用也不会很多。空间还是这个设计的最大限制，功能机还好，不过现在大家都在作超薄机，尽量把板子作到最小，所以在这种微带或带状线的应用发挥不出来。再有就是调试的问题，尤其在内层的，就更不现实了。所以说都是大公司才玩的，首先仿真上有足够的经验，保证了足够的精度，其次是可以作很多版来验证。再就是出货量非常大，刚开始的板子也许中规中矩，当手机已经非常稳定时，后来的COST DOWN版本，这些应用就开始出现了。

    个人觉得这个topic是值得做RF去深究的，毕竟这才是凸显RF工程师能力的地方，现在RF能做的事越来越少了。在SI的书中也有降到相关的一些内容。如利用layout来实现一些电容的功能。有些layout不方便share出来，等我找找资料里有没有这种例子，无图无真相嘛。希望我这个文章能让大家找到一个新的学习的方向。