PCB電磁兼容性無(wú)線通信論文

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1無(wú)線通信模塊的pcb設(shè)計(jì)

在射頻電路設(shè)計(jì)中，PCB的設(shè)計(jì)決定了電路是否能正常運(yùn)行，設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意信號(hào)完整性的一些其他的約束規(guī)則。由于模塊對(duì)體積有嚴(yán)格的要求，所以必須采用高密度的PCB設(shè)計(jì)?？蓪⒈砻尜N裝技術(shù)和板載芯片技術(shù)運(yùn)用到PCB設(shè)計(jì)中。這種設(shè)計(jì)方法會(huì)造成元器件之間的干擾更加強(qiáng)烈，引發(fā)信號(hào)完整性問題，更甚于導(dǎo)致電路工作無(wú)法正常進(jìn)行。所以設(shè)計(jì)PCB時(shí)，必須盡早的考慮好電磁兼容性問題，合理設(shè)計(jì)方案。

1.1PCB板材選擇

在PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般會(huì)采用成本低、性能好的FR4，通常情況下，F(xiàn)R4在UHF頻段的損耗角為0.02?；谶@樣的情況，如若對(duì)電路的精度和耗損有較高的要求，那么就必須將這種誤差和損耗考慮進(jìn)來(lái)。板材中重要性能之一的介電常數(shù)對(duì)電路的阻抗和信號(hào)傳輸率都會(huì)產(chǎn)生影響，是聯(lián)系整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的重要參數(shù)。

1.2布線層數(shù)

多次電路板對(duì)PCB電磁兼容性問題有一定的解決作用，采用多層電路板設(shè)計(jì)法能夠使布線更為簡(jiǎn)便，還能降低電源、低頻，地平面間噪聲電壓，進(jìn)而有效降低磁干擾的目的。解放布線空間，有利于設(shè)計(jì)人員合理的劃分區(qū)間，解決信號(hào)完整性問題。由此可見布線層數(shù)對(duì)PCB設(shè)計(jì)有重要的作用，同時(shí)采用PCB層數(shù)還必須堅(jiān)持兩個(gè)設(shè)計(jì)原則：

（1）電源平面和地面層位置。相鄰的電源平面層和地面層能夠通過(guò)銅箔之間的雜散電容取得更好的高頻電源解耦效果，并且還會(huì)隨著介質(zhì)介電常數(shù)的提高而不斷增強(qiáng)。

（2）信號(hào)層應(yīng)該和電源平面層或者地面層靠近，以此減少信號(hào)環(huán)路的面積。高速時(shí)鐘信號(hào)線應(yīng)該和地面層相鄰。根據(jù)兩個(gè)設(shè)計(jì)原則和對(duì)上述布線密度的估計(jì)，可以明確PCB的層數(shù)和分布設(shè)計(jì)。在確定信號(hào)分布線層和電源平面層時(shí)，還要考慮到：功能要求、噪聲抖動(dòng)、信號(hào)分類隔離、需要設(shè)計(jì)的布線數(shù)量、阻抗控制、大規(guī)模集成電路元件密度以及總線路由等因素。按照上述分析，根據(jù)模塊體積的要求，可以明確得出采用四層板布線方式。頂層與底層作為信號(hào)布線場(chǎng)所，基于CC2530的無(wú)線通信模塊布線層。

1.3PCB接地設(shè)計(jì)

接地設(shè)計(jì)是PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須盡可能早的制定好接地方案，這樣做有利于后期的設(shè)計(jì)工作順利進(jìn)行，在設(shè)計(jì)射頻電路的PCB過(guò)程中，接地方案的好壞直接影響到了整個(gè)設(shè)計(jì)的效果。地線亦可以稱之為返回路徑，容易造成電磁干擾，主要是因?yàn)殡娏髁鹘?jīng)返回路徑時(shí)因阻抗作用產(chǎn)生了電壓，多個(gè)電路一起返回的路徑時(shí)產(chǎn)生成公共阻抗耦合。在高速電路中，要高度重視傳輸線的寄生電感，如果返回路徑設(shè)計(jì)不合理會(huì)造成電路引入反饋進(jìn)而導(dǎo)致其工作無(wú)法正常進(jìn)行。射頻電路PCB的設(shè)計(jì)優(yōu)劣在于能否科學(xué)合理的布局布線，以此降低輻射能力同時(shí)提高抗干擾性能。

1.4PCB的實(shí)現(xiàn)

通過(guò)上述分析簡(jiǎn)述，在全面考慮到電磁兼容性情況下，明確了需要設(shè)計(jì)的無(wú)線通信模塊PCB的層數(shù)、分布和傳輸線阻抗匹配狀況以及天線設(shè)計(jì)和PCB底線設(shè)計(jì)等最終完成了無(wú)線通信模塊的PCB設(shè)計(jì)。PCB設(shè)計(jì)完成后的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，因?yàn)闊o(wú)法按照預(yù)想設(shè)定介電常數(shù)和介質(zhì)高度等參數(shù)，造成了與現(xiàn)實(shí)的偏差，所有參數(shù)的變化尤其重要，必須時(shí)刻注意，及時(shí)對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

2結(jié)束語(yǔ)

總之，本文以PCB的電磁兼容性為出發(fā)點(diǎn)，概述了PCB電磁兼容性問題中最突出的信號(hào)完整性問題，對(duì)通信PCB設(shè)計(jì)進(jìn)行分析研究，最終明確了其合理性。無(wú)線通信要做到高效、可靠、環(huán)保，很大程度上依賴PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)。由此可知要解決無(wú)線通信PCB的兼容問題，必須做好無(wú)線通信的PCB設(shè)計(jì)工作。

作者：許其吉 單位：廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司