RF射频设计有哪些要求？

在高通（CSR）的蓝牙芯片方案中，RF部分布局与所有RF系统一样，QCC302x3x QCC512X系统中组件的放置和选择会影响整个RF性能。

李小雯

2019-9-12 14:39:45

首先我们了解下，在同一块PCB板上分别在低频信号和高频信号时，电流回流路径。

下面举例图形，表示的是一块双面板，红色是表层有走线部分，黄色区域是底层铺铜。蓝色或蓝色虚线是表示回流方向。下图是低频信号时的电流回路示意图，当驱动源驱动电流经PCB走线流向负载(红色)，电流必须经过GND回馈到信号源（蓝色）。从图中可以看出电流回流时，会找路径最短，也就是直流阻抗最小的路径

下图是高频信号时的电流回路示意图，当驱动源驱动电流经PCB走线的几次转向，最终流向负载(红色)。不同的是，回流的电流路径是经过红色走线对应的下方的铺铜区域回到GND回馈到信号源（蓝色虚线）。这说明高频信号时，电流回流是找最小交流阻抗最小的路径。这是因为，电流回路将会产生一个磁场电感效应，对于高速信号来讲，感值比阻值更重要。流经大地的电流回路将会选择电感最小的路径。这个最小电感的路径就位于连接大地的器件正下方。

上图中，下方图形截面图表示的是，走线上流过高频信号时，回流时对应在它底下的电流分部情况。从图中看出，走线对应正下方铺铜位置通过的电流最多。越远离电流越小。

马超

2019-9-12 14:39:50

有以上概念我们就不难理解，高通RF线路或高频线路的设计思想了。下面以QCC5121芯片PCB参考设计为实例。

在图中，在芯片的RF脚引出线到滤波器，再经滤波器引线到天线的匹配电路中，对应黄色L2地平面的区域是完整区域，作为RF线、RF元件的射频参考地，这个黄色区域没有必要隔离。在整个L2 GND平面应该以尽量少的有其它走线在这个层中出来，应尽量有地覆盖整个L2板层。但是在表层，RF线路两边的地铺铜

如果使用顶层接地铜填充，则不应允许将其连接到除带通滤波器和VSS_BT_RF_GND之外的任何接地连接上，并要使用多个微过孔。PCB vias在RF上可以有显著的阻抗。两个接地之间的外层铜连接常常会无意中出现不需要的耦合路径。为了避免带通滤波器与QCC5121 WLCSP之间的轨迹成为不必要的天线，带通滤波器应尽可能安装在QCC5121 WLCSP RF引脚附近。带通波器接地脚应打多个过孔可靠接到主地、芯片RF GND脚上。这个有助降低带外杂散信号。

射频信号线应该走50Ω阻抗，参考相邻的L2层地平面。如果出现达不到的最小线宽度，建议使用下一层作为参考地平面。在层1到层2间隔离层是比较薄的设计中，大元件引脚与层2接地之间的等效电容可能会有较明显的影响，并且表现为阻抗不连续射频走线。RF线上尽量不要打孔做连接，因为过孔在高频信号时有较大寄生参数，如下图所示意的等效模型，在高频时过孔可看作是串了一个电感和电感两头各并一个对地电容。所以过也对RF信号是有较大衰减。

RF走线与天线之间用阻抗匹配元件匹配成50Ω, 元件摆放应该接近天线这边。天线匹配电路，应按下右图方法摆件和走线。尽量避免出现左图方式，这样会有高频信号分支，造成信号损失。

应该注意的是,在RF发送和接收操作时所呈现的阻抗射频端口只能为50Ω。如果不是则会同样降低RF性能。

姚秋月

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李小雯

马超

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