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        怎樣提高射頻電路PCB設計的可靠性

        更新時間:2015-12-21 16:09:13點擊次數:3679次

        隨著通信技術的發展,手持無線射頻電路技術運用越來越廣,如:無線尋呼機、手機、無線PDA等,其中的射頻電路的性能指標直接影響整個產品的質量。這些掌上產品的一個最大特點就是小型化,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,可能造成整個電路系統的無法正常工作,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設計結構,其性能指標會相差很大。本討論采用Protel99 SE軟件進行掌上產品的射頻電路PCB設計時,如果最大限度地實現電路的性能指標,以達到電磁兼容要求。

        1 板材的選擇

        印刷電路板的基材包括有機類與無機類兩大類?;闹凶钪匾男阅苁墙殡姵郸舝、耗散因子(或稱介質損耗)tanδ、熱膨脹系數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,介電常數公差是首要考慮的更關鍵因素,應選擇介電常數公差小的基材。

        2 PCB設計流程

        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軟件進行PCB設計的流程。

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

        ②原理圖的設計。為了可以實現網絡連接,在進行原理設計之間,所用到的元器件都必須在元器件庫中存在,否則,應在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用所需的元器件,并根據所設計的電路圖進行連接即可。

        ③原理圖設計完成后,可形成一個網絡表以備進行PCB設計時使用。

        ④PCB的設計。a.PCB外形及尺寸的確定。根據所設計的PCB在產品的位置、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SMT的要求,在PCB上制作定位孔、視眼、參考點等。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”命令就可以進行元器件的設計。這時只需根據實際元器件的形狀、大小等在TOP LAYER層以PLACE PAD等命令在一定的位置畫出相應的焊盤并編輯成所需的焊盤(包括焊盤形狀、大小、內徑尺寸及角度等,另外還應標出焊盤相應的引腳名),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,進行布局及布線,這兩部分在下面具體進行討論。e.以上過程完成后必須進行檢查。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,也可以采用網絡自動檢查(原理圖形成的網絡與PCB形成的網絡進行比較即可)。f.檢查無誤后,對文件進行存檔、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入到Protel99 SE中)。注:在Protel99 SE中“FILE”選項中的“SAVE COPY AS…”命令執行后,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元器件的焊接,因而元器件的布局影響到焊點的質量,進而影響到產品的成品率。而對于射頻電路PCB設計而言,電磁兼容性要求每個電路模塊盡量不產生電磁輻射,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,這也直接關系到所設計電路的性能。因此,在進行射頻電路PCB設計時除了要考慮普通PCB設計時的布局外,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。根據經驗,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,很大部分還取決于與CPU處理板間的相互影響,因此,在進行PCB設計時,合理布局顯得尤為重要.

        布局總原則:元器件應盡可能同一方向排列,通過選擇PCB進入熔錫系統的方向來減少甚至避免焊接不良的現象;根據經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,元器件的間距應盡可能寬。對于雙面板一般應設計一面為SMD及SMC元件,另一面則為分立元件。

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