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射频工程

射频与微波PCB设计

掌握天线设计、射频滤波器和功率放大器。从VHF到毫米波, 学习设计满足严格射频规格的PCB的技术。

射频设计要点

  • 全程50Ω阻抗匹配
  • 完整、不间断的接地平面
  • 低损耗基板材料
  • 最小化过孔电感
  • 屏蔽敏感电路

频段与材料选择

频段频率应用推荐材料
VHF30-300 MHzFM广播、电视广播FR-4
UHF300 MHz-3 GHz蜂窝、WiFi、GPSFR-4/Rogers
S-Band2-4 GHzWiFi、气象雷达Rogers RO4350
C-Band4-8 GHz卫星、WLANRogers RO4003
X-Band8-12 GHz雷达、卫星通信Rogers/Taconic
Ku-Band12-18 GHz卫星电视、雷达Rogers 3003
K-Band18-27 GHz5G、回程RT/duroid
mmWave28-100 GHz5G、汽车雷达RT/duroid 5880

射频设计基础

阻抗匹配

使用史密斯圆图或匹配网络。大多数应用的目标驻波比 < 1.5:1。根据带宽需求选择L匹配、Pi匹配或变压器匹配。

S参数

S11(回波损耗)典型值 < -10 dB。S21测量插入损耗或增益。S参数对于射频仿真和表征至关重要。

接地策略

音频采用单点接地,射频采用分布式接地。过孔栅栏用于隔离。保护走线和屏蔽罩用于敏感电路。

常见问题

射频PCB设计与数字PCB设计有何不同?

射频设计需要精确的阻抗控制、低损耗材料以及对寄生参数的仔细关注。每条走线都是传输线。接地平面必须完整。过孔电感很重要。元件放置影响性能。回波损耗和驻波比成为关键规格。走线间的电磁耦合是主要问题。

如何为射频选择微带线和CPW?

微带线更简单,在10 GHz以下更常见。CPW(共面波导)在10 GHz以上表现出色,因为色散较低且元件安装更容易。使用GCPW(接地CPW)获得最佳隔离。CPW适用于毫米波、过渡以及需要在信号附近紧密定义接地的情况。

接地过孔在射频设计中的重要性是什么?

接地过孔提供低电感回流路径并防止平行板模式传播。以λ/10或更小的间距放置过孔以抑制谐振。对于毫米波(28+ GHz),这意味着过孔间距小于1mm。在射频走线周围使用过孔栅栏进行隔离。每个接地焊盘使用多个过孔可降低电感。