設計射頻電路電源的要點(diǎn)與經(jīng)驗分享

你注意到電源對你的射頻系統的影響嗎？對于高性能的無(wú)線(xiàn)通信系統，電源對射頻的影響可能是“隱性"的，但卻不可忽視。這里收集整理了業(yè)界廣泛關(guān)注的幾條設計射頻電路電源的要點(diǎn)與經(jīng)驗，小伙伴們轉走不謝~ 

（1）電源線(xiàn)是EMI 出入電路的重要途徑。通過(guò)電源線(xiàn)，外界的干擾可以傳入內部電路，影響RF電路指標。為了減少電磁輻射和耦合，要求DC-DC模塊的一次側、二次側、負載側環(huán)路面積最小。電源電路不管形式有多復雜，其大電流環(huán)路都要盡可能小。電源線(xiàn)和地線(xiàn)總是要很近放置。

（2）如果電路中使用了開(kāi)關(guān)電源，開(kāi)關(guān)電源的外圍器件布局要符合各功率回流路徑最短的原則。濾波電容要靠近開(kāi)關(guān)電源相關(guān)引腳。使用共模電感，靠近開(kāi)關(guān)電源模塊。

（3）單板上長(cháng)距離的電源線(xiàn)不能同時(shí)接近或穿過(guò)級聯(lián)放大器（增益大于45dB）的輸出和輸入端附近。避免電源線(xiàn)成為RF信號傳輸途徑，可能引起自激或降低扇區隔離度。長(cháng)距離電源線(xiàn)的兩端都需要加上高頻濾波電容，甚至中間也加高頻濾波電容。

（4）RF PCB的電源入口處組合并聯(lián)三個(gè)濾波電容，利用這三種電容的各自?xún)?yōu)點(diǎn)分別濾除電源線(xiàn)上的低、中、高頻。例如：10uf，0.1uf，100pf。并且按照從大到小的順序依次靠近電源的輸入管腳。

（5）用同一組電源給小信號級聯(lián)放大器饋電，應當先從末級開(kāi)始，依次向前級供電，使末級電路產(chǎn)生的EMI 對前級的影響較小。且每一級的電源濾波至少有兩個(gè)電容：0.1uf，100pf。當信號頻率高于1GHz時(shí)，要增加10pf濾波電容。

（6）常用到小功率電子濾波器，濾波電容要靠近三極管管腳，高頻濾波電容更靠近管腳。三極管選用截止頻率較低的。如果電子濾波器中的三極管是高頻管，工作在放大區，外圍器件布局又不合理，在電源輸出端很容易產(chǎn)生高頻振蕩。線(xiàn)性穩壓模塊也可能存在同樣的問(wèn)題，原因是芯片內存在反饋回路，且內部三極管工作在放大區。在布局時(shí)要求高頻濾波電容靠近管腳，減小分布電感，破壞振蕩條件。

（7）PCB的POWER部分的銅箔尺寸符合其流過(guò)的最大電流，并考慮余量（一般參考為1A/mm線(xiàn)寬）。

（8）電源線(xiàn)的輸入輸出不能交叉。

（9）注意電源退耦、濾波，防止不同單元通過(guò)電源線(xiàn)產(chǎn)生干擾，電源布線(xiàn)時(shí)電源線(xiàn)之間應相互隔離。電源線(xiàn)與其它強干擾線(xiàn)（如CLK）用地線(xiàn)隔離。

（10）小信號放大器的電源布線(xiàn)需要地銅皮及接地過(guò)孔隔離，避免其它EMI干擾竄入，進(jìn)而惡化本級信號質(zhì)量。

（11）不同電源層在空間上要避免重疊。主要是為了減少不同電源之間的干擾，特別是一些電壓相差很大的電源之間，電源平面的重疊問(wèn)題一定要設法避免，難以避免時(shí)可考慮中間隔地層。

（12）PCB板層分配便于簡(jiǎn)化后續的布線(xiàn)處理，對于一個(gè)四層PCB板(WLAN中常用的電路板)，在大多數應用中用電路板的頂層放置元器件和RF引線(xiàn)，第二層作為系統地，電源部分放置在第三層，任何信號線(xiàn)都可以分布在第四層。

第二層采用連續的地平面布局對于建立阻抗受控的RF信號通路非常必要，它還便于獲得盡可能短的地環(huán)路，為第一層和第三層提供高度的電氣隔離，使得兩層之間的耦合最小。當然，也可以采用其它板層定義的方式(特別是在電路板具有不同的層數時(shí))，但上述結構是經(jīng)過(guò)驗證的一個(gè)成功范例。

（13）大面積的電源層能夠使Vcc布線(xiàn)變得輕松，但是，這種結構常常是引發(fā)系統性能惡化的，在一個(gè)較大平面上把所有電源引線(xiàn)接在一起將無(wú)法避免引腳之間的噪聲傳輸。反之，如果使用星型拓撲則會(huì )減輕不同電源引腳之間的耦合。

上圖給出了星型連接的Vcc布線(xiàn)方案，該圖取自MAX2826 IEEE 802.11a/g收發(fā)器的評估板。圖中建立了一個(gè)主Vcc節點(diǎn)，從該點(diǎn)引出不同分支的電源線(xiàn)，為RF IC的電源引腳供電。每個(gè)電源引腳使用獨立的引線(xiàn)在引腳之間提供了空間上的隔離，有利于減小它們之間的耦合。另外，每條引線(xiàn)還具有一定的寄生電感，這恰好是我們所希望的，它有助于濾除電源線(xiàn)上的高頻噪聲。

使用星型拓撲Vcc引線(xiàn)時(shí)，還有必要采取適當的電源去耦，而去耦電容存在一定的寄生電感。事實(shí)上，電容等效為一個(gè)串聯(lián)的RLC電路，電容在低頻段起主導作用，但在自激振蕩頻率(SRF)：

之后，電容的阻抗將呈現出電感性。由此可見(jiàn)，電容器只是在頻率接近或低于其SRF時(shí)才具有去耦作用，在這些頻點(diǎn)電容表現為低阻。

給出了不同容值下的典型S11參數，從這些曲線(xiàn)可以清楚地看到SRF，還可以看出電容越大，在較低頻率處所提供的去耦性能越好(所呈現的阻抗越低)。

在Vcc星型拓撲的主節點(diǎn)處最好放置一個(gè)大容量的電容器，如2.2μF。該電容具有較低的SRF，對于消除低頻噪聲、建立穩定的直流電壓很有效。IC的每個(gè)電源引腳需要一個(gè)低容量的電容器(如10nF)，用來(lái)濾除可能耦合到電源線(xiàn)上的高頻噪聲。對于那些為噪聲敏感電路供電的電源引腳，可能需要外接兩個(gè)旁路電容。例如：用一個(gè)10pF電容與一個(gè)10nF電容并聯(lián)提供旁路，可以提供更寬頻率范圍的去耦，盡量消除噪聲對電源電壓的影響。每個(gè)電源引腳都需要認真檢驗，以確定需要多大的去耦電容以及實(shí)際電路在哪些頻點(diǎn)容易受到噪聲的干擾。

良好的電源去耦技術(shù)與嚴謹的PCB布局、Vcc引線(xiàn)(星型拓撲)相結合，能夠為任何RF系統設計奠定穩固的基礎。盡管實(shí)際設計中還會(huì )存在降低系統性能指標的其它因素，但是，擁有一個(gè)“無(wú)噪聲"的電源是優(yōu)化系統性能的基本要素。