射频电路中的射频接地(20110218)

Feb.18.2011FromSEIEESJTU射频电路的射频接地•射频接地对电路的影响•常用于射频接地的三种元件•射频接地的实例•减小电流回路耦合的射频接地Feb.18.2011FromSEIEESJTU射频电路中射频接地的影响：原设计：在直流电源和接地焊盘之间连接着两组8个电容，一组是10～500pf贴片电容，另一组是1000pf~10μF的电解电容。新设计：去除原来设计的8个电容，取而代之采用合适的贴片电容，直接连接在靠近直流单元的输入端口附近的电源线和接地之间。Feb.18.2011FromSEIEESJTU射频接地的基本考虑及三种元件：•在射频电路板上，必须提供一个对输入和输出端口的任何射频信号都能作为“零”或者参考点的共用射频接地点；•在射频电路板上，任何直流电源供电和直流偏置端，都必须使其阻抗对交流或射频的电流或电压信号接近于零。•用于射频接地的三种元件：“零”电容；微带线；射频电缆；以及，“无穷大”的电感可成为一种辅助手段Feb.18.2011FromSEIEESJTU“零”电容实现射频或交流接地：理想电容的阻抗：选择特定的旁路电容，使得电容的自谐振频率与电路中的工作频率相一致；在自谐振频率或工作频率点上形成“零”电容。Feb.18.2011FromSEIEESJTU“无穷大”电感在射频接地中的作用：理想电感的阻抗：电感阻抗在其自谐振频率点趋于“无穷大”，因此称为“无穷大”电感（也称作为“射频扼流圈”）使用“无穷大”电感辅助射频接地的三种途径及其作用：阻止外部射频信号；阻止内部射频信号；阻止外部和内部射频信号。Feb.18.2011FromSEIEESJTU微带线在射频接地中的应用：高导电率的金属线，在电路工作在低频时，常用于连接接地点，是一种常用的方法；但在射频时，金属线所存在着的分布电容和分布电感不容忽视，尽管电导率很高，但是对于大多数射频接地可能已不是一个良好的接地。金属线工作于射频时构成微带线，分布参数：单位长度电阻Rs、电感Ls、电导Gp、和电容Cp。Feb.18.2011FromSEIEESJTU微带线实现射频接地的条件（1）：若:B点是真实射频接地点，即ZL＝0；则：A点通过B点接地的条件是：a)lλ/4b)l=nλ/2只有连接微带线的长度远小于λ/4或等于λ/2，才能实现接地点的连接。Feb.18.2011FromSEIEESJTU微带线实现射频接地的条件（2）：若:B点是真实射频开路点，即ZL→∞；则：A点有效接地的条件是：l＝λ/4只有当A和B两点之间的连接微带线的长度是λ/4的奇数倍时，A点就是一个接地点。Feb.18.2011FromSEIEESJTU射频电缆对射频接地的影响（1）：呈同轴电缆状，芯轴为较小芯径的圆柱导体，较大直径的同轴圆导体构成屏蔽腔体，在芯轴和外圆导体之间填充高介电常数的绝缘材料。对于射频功率的传输，信号衰减很少。但因体积较大，而很少直接将射频电缆应用于电路模块。在直流或者低频情况下，当由高导电性材料制成的金属表面或平面的任何一点接地时，该表面或平面就是一个等电位表面或平面。但在射频范围内，金属表面或平面并不一定是一个等电位表面或平面，这时若仅有一点接地，除了特殊点外，并不能构成地平面或地表面。Feb.18.2011FromSEIEESJTU射频电缆对射频接地的影响（2）：A和B分别为射频电缆的两端，各自连接着发生器的输出和功率计的输入，C和D分别是外圆导体上的端点，Gg和Gp分别是发生器和功率计的接地点。射频电缆连接着射频发生器和射频功率计。只有在特殊情况下，才能使D或Gp与C或Gg点保持相同接地电位。Feb.18.2011FromSEIEESJTUPCB板的射频接地设计：PCB板的设计考虑：PCB工作频率：受到工作或传输信号衰减的限制，由PCB板材所决定；PCB尺寸：可以根据传输信号的1/4波长分为小尺寸和大尺寸PCB板特性，尽可能使用小尺寸板材，以保证金属接地面为等电位面。Feb.18.2011FromSEIEESJTU射频PCB板设计要点（1）：1.整个底层作为接地面的一部分；2.顶层接地区域最好是一个四周边缘未金属的矩形框；3.采用连接通孔来连接顶层和底层，4.通孔孔径越小，等效电感就越大，等效电阻就越小，一般大于10mil；5.输入和输出连线的宽度W0等于微带线的特性阻抗，输入和输出连线与相邻接地边缘的间隔W1应足够大，Ｗ１3W0.分立元件构成射频模块所使用的PCB版图Feb.18.2011FromSEIEESJTU射频PCB板设计要点（2）：1.采用共面波导型输入和输出连接线，在地表面添加更多的金属区域;2.共面波导设计使得输入/输出连接线的宽度变得窄得多，从而扩展接地区域，简化几何形状；3.楔形连接线可避免传输线特性阻抗的跳变；4.辐射形状的连接线有利于减小寄生电容5.镀金或钝化可以保护PCB板的特性共面波导型输入/输出连接线的PCB版图Feb.18.2011FromSEIEESJTU射频PCB板设计要点（3）：采用矩形金属框射频接地，不仅对射频接地十分有利，而且对屏蔽也能起到一定的作用，大大改善PCB和外界的隔离。Feb.18.2011FromSEIEESJTU射频PCB板实例（1）：存在问题：1.不良的RF接地；2.非理想寄生电容；3.错误的“零”电容值Feb.18.2011FromSEIEESJTU射频PCB板实例（2）：解决方法：1，直接连接A和B点；2，去除相邻信号线的金属区域；3，使用正确的”零“电容Feb.18.2011FromSEIEESJTU射频PCB板实例（3）：PCB较佳的布局射频地由底层金属和顶层金属矩形框组成；底层和顶层之间通过许多通孔连接在一起。矩形金属框既有良好的接地作用，又有良好的屏蔽作用，结构简单、整齐划一，使得射频接地更好，应用更加广泛。Feb.18.2011FromSEIEESJTU谢谢！