射頻電路抗干擾設(shè)計(jì)方法研究

摘?要：電磁干擾現(xiàn)象是隨著電磁現(xiàn)象的發(fā)展而出現(xiàn)的。由于無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展和電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，電磁噪聲和電磁干擾現(xiàn)象越來越突出，導(dǎo)致電子設(shè)備無法正常運(yùn)行或損壞。因此，已經(jīng)出現(xiàn)了針對(duì)電磁干擾問題的干擾技術(shù)，并且正在逐漸發(fā)展成為研究和抑制電磁干擾的相關(guān)學(xué)科。

關(guān)鍵詞：射頻電路;抗干擾設(shè)計(jì);方法探究

構(gòu)成干擾因素的三個(gè)主要部分是干擾源、干擾傳播方式和接收干擾的敏感裝置。為了提高設(shè)備的抗干擾能力，首先要改變這三個(gè)變量之間的關(guān)系，這樣才能完全消除電磁干擾。RF電路板主要由三部分組成，即電路的發(fā)射區(qū)、電路的接收區(qū)和頻率源電路。放大器裝置具有大信號(hào)、高功率等特點(diǎn)，可以在電路發(fā)射區(qū)作為強(qiáng)輻射干擾源。在電路接收區(qū)內(nèi)存在小信號(hào)低噪聲放大器，該放大器可以成為高靈敏度的接收設(shè)備。若潛在的電磁感受器與干擾源同處一個(gè)空間，則干擾將在有干擾傳播途徑時(shí)產(chǎn)生。一般而言，若將元件置于電路板上，借助電磁輻射的方式，實(shí)現(xiàn)能量的傳遞，并與印制板的導(dǎo)線發(fā)生耦合反應(yīng)，則會(huì)出現(xiàn)指標(biāo)不合格、信號(hào)失真、電路運(yùn)行失常等問題，要有效地抑制干擾，就必須在RF路布線、元件布局、接地及屏蔽等方面采取科學(xué)有效的措施。圖1是電磁干擾三要素的示意圖。

一、 RF抗干擾布局設(shè)計(jì)

（一）物理分區(qū)抗干擾設(shè)計(jì)

當(dāng)空間布置時(shí)，若將低噪聲放大器安裝在PCB板的一邊，則高功率放大器不能安裝在同一邊，應(yīng)在PCB板的另一邊。安裝高功率放大器時(shí)，通常是將其與天線的端口位置相連，可采用打盲孔或穿孔的方式連接。當(dāng)安排一個(gè)電感時(shí)，要使它垂直排列，每一個(gè)電感元件之間的距離至少與任何一個(gè)器件的高度相等。這可以避免互感反應(yīng)的發(fā)生。若采用電感進(jìn)行平行排布，則電感排布結(jié)構(gòu)易形成空心變壓器裝置，從而產(chǎn)生互感反應(yīng)，產(chǎn)生干擾源。對(duì)RF電路板而言，電源的去耦電路是必不可少的一種器件。RF芯片可以靈敏地接收電源中的噪聲干擾，為了有效地濾除干擾，必須設(shè)置去耦電容，從而有效地隔離干擾。一般而言，芯片上的每個(gè)電源端口都需要設(shè)置一個(gè)去耦電容。

（二）電氣分區(qū)抗干擾設(shè)計(jì)

當(dāng)處理與印制板相連的電源時(shí)，必須對(duì)電源進(jìn)行去耦處理，濾除干擾后，才能使用穩(wěn)壓器裝置或開關(guān)裝置進(jìn)行電源的控制分配。電力線盡量用粗線。在設(shè)置大功率放大器的電源時(shí)，需單獨(dú)布設(shè)大電流線路。RF的輸入端，必須遠(yuǎn)離緩沖裝置，放大裝置和濾波裝置的輸出端。若多個(gè)器件與輸入端接觸，可能影響工作的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生自激振蕩，嚴(yán)重?fù)p害濾波器的帶通特性。

二、 RF布線設(shè)計(jì)

當(dāng)設(shè)計(jì)RF型走線排布時(shí)，線路要直，不能過長(zhǎng)，并盡可能采用粗線。線寬必須保持一致。線束布置盡量控制在表層，線束拐角應(yīng)控制在45°以內(nèi)。布線時(shí)，對(duì)于電路中一些比較敏感的模擬線，以及關(guān)鍵信號(hào)，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。技術(shù)員應(yīng)在敏感信號(hào)或關(guān)鍵數(shù)字信號(hào)周圍設(shè)置防護(hù)屏障，并對(duì)地線進(jìn)行鋪設(shè)保護(hù)。若RF的排布走線需要通過信號(hào)線的位置，則需要在走線周圍設(shè)置一層接地裝置，與主要接地體連接。

三、 屏蔽設(shè)計(jì)

因此，為了達(dá)到屏蔽設(shè)計(jì)的目的，需要對(duì)各射頻電路進(jìn)行隔離設(shè)置，以充分抑制其中產(chǎn)生的電磁干擾。本設(shè)計(jì)是一種常用的抗干擾措施。采用屏蔽式設(shè)計(jì)，可以很好地避免出現(xiàn)耦合現(xiàn)象。一般說來，電路中的屏蔽結(jié)構(gòu)主要有四種：屏蔽盒結(jié)構(gòu)，雙層屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽格子結(jié)構(gòu)，覆銅箔絕緣板屏蔽結(jié)構(gòu)。在屏蔽盒結(jié)構(gòu)中，主要可對(duì)電路進(jìn)行單獨(dú)屏蔽，屏蔽效果較好。雙屏蔽結(jié)構(gòu)適合于需要較高屏蔽要求的電路。屏蔽格結(jié)構(gòu)是指將電路裝入各個(gè)屏蔽格中，然后用蓋板進(jìn)行遮蔽，從而能起到單獨(dú)遮蔽的作用。若干擾電磁波頻率較高，可采用涂銅絕緣板材料制成屏蔽結(jié)構(gòu)，效果顯著。

四、 接地設(shè)計(jì)

對(duì)于RF板，有三種接地方式：

（一）小信號(hào)和敏感信號(hào)接地系統(tǒng)，其中的接地系統(tǒng)包括：小信號(hào)檢測(cè)電路裝置、低電平電路裝置、混頻器裝置和前級(jí)放大電路裝置。該接地系統(tǒng)的信號(hào)范圍較小，工作電平較低，易發(fā)生降級(jí)或故障。

（二）大信號(hào)電路和對(duì)信號(hào)不敏感的接地系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括高功率放大電路裝置、高電平電路裝置和末級(jí)放大裝置。地線系統(tǒng)的接地電流和工作電流都很大，所以不能與小信號(hào)接地系統(tǒng)相隔離。

（三）干擾源接地系統(tǒng)，如電路中的繼電器裝置等。這類系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)沖擊電流，對(duì)電路的正常工作造成不利的干擾。

與以上三種接地系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，當(dāng)進(jìn)行接地設(shè)計(jì)時(shí)，RF型電路板應(yīng)采用多點(diǎn)串聯(lián)接地方式，每一類接地系統(tǒng)在排料時(shí)應(yīng)保持獨(dú)立，彼此隔離，不能與高頻系統(tǒng)距離過近。

在高頻線路板上的單元電路應(yīng)按順序排列，接地線應(yīng)呈直線排列，防止地電流重疊，避免地電流在各單元電路間的寄生耦合。

五、 結(jié)語

為了有效地提高無線通信設(shè)備的抗干擾性能，對(duì)射頻電路進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)至關(guān)重要。抗干擾性是電子設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的基本保證。盡可能地抑制由射頻電路產(chǎn)生的電磁輻射。為了阻止EMI的耦合反應(yīng)，技術(shù)人員需要不斷探索，研發(fā)出更有效、更可靠的抗干擾設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]代憲菊.射頻電路抗干擾設(shè)計(jì)方法研究[J].通信技術(shù)，2013，46（8）：48-51.

[2]朱繼宏，王若涵.美軍毫米波衛(wèi)星通信及射頻技術(shù)研究[J].電子質(zhì)量，2017（6）：55-60.

作者簡(jiǎn)介：蔣村溪，南京大橋機(jī)器有限公司。