射頻電路抗干擾設計方法研究

摘?要：電磁干擾現象是隨著電磁現象的發展而出現的。由于無線通信技術的飛速發展和電子設備的廣泛應用，電磁噪聲和電磁干擾現象越來越突出，導致電子設備無法正常運行或損壞。因此，已經出現了針對電磁干擾問題的干擾技術，并且正在逐漸發展成為研究和抑制電磁干擾的相關學科。

關鍵詞：射頻電路;抗干擾設計;方法探究

構成干擾因素的三個主要部分是干擾源、干擾傳播方式和接收干擾的敏感裝置。為了提高設備的抗干擾能力，首先要改變這三個變量之間的關系，這樣才能完全消除電磁干擾。RF電路板主要由三部分組成，即電路的發射區、電路的接收區和頻率源電路。放大器裝置具有大信號、高功率等特點，可以在電路發射區作為強輻射干擾源。在電路接收區內存在小信號低噪聲放大器，該放大器可以成為高靈敏度的接收設備。若潛在的電磁感受器與干擾源同處一個空間，則干擾將在有干擾傳播途徑時產生。一般而言，若將元件置于電路板上，借助電磁輻射的方式，實現能量的傳遞，并與印制板的導線發生耦合反應，則會出現指標不合格、信號失真、電路運行失常等問題，要有效地抑制干擾，就必須在RF路布線、元件布局、接地及屏蔽等方面采取科學有效的措施。圖1是電磁干擾三要素的示意圖。

一、 RF抗干擾布局設計

（一）物理分區抗干擾設計

當空間布置時，若將低噪聲放大器安裝在PCB板的一邊，則高功率放大器不能安裝在同一邊，應在PCB板的另一邊。安裝高功率放大器時，通常是將其與天線的端口位置相連，可采用打盲孔或穿孔的方式連接。當安排一個電感時，要使它垂直排列，每一個電感元件之間的距離至少與任何一個器件的高度相等。這可以避免互感反應的發生。若采用電感進行平行排布，則電感排布結構易形成空心變壓器裝置，從而產生互感反應，產生干擾源。對RF電路板而言，電源的去耦電路是必不可少的一種器件。RF芯片可以靈敏地接收電源中的噪聲干擾，為了有效地濾除干擾，必須設置去耦電容，從而有效地隔離干擾。一般而言，芯片上的每個電源端口都需要設置一個去耦電容。

（二）電氣分區抗干擾設計

當處理與印制板相連的電源時，必須對電源進行去耦處理，濾除干擾后，才能使用穩壓器裝置或開關裝置進行電源的控制分配。電力線盡量用粗線。在設置大功率放大器的電源時，需單獨布設大電流線路。RF的輸入端，必須遠離緩沖裝置，放大裝置和濾波裝置的輸出端。若多個器件與輸入端接觸，可能影響工作的穩定性，嚴重時甚至會產生自激振蕩，嚴重損害濾波器的帶通特性。

二、 RF布線設計

當設計RF型走線排布時，線路要直，不能過長，并盡可能采用粗線。線寬必須保持一致。線束布置盡量控制在表層，線束拐角應控制在45°以內。布線時，對于電路中一些比較敏感的模擬線，以及關鍵信號，應盡量遠離。技術員應在敏感信號或關鍵數字信號周圍設置防護屏障，并對地線進行鋪設保護。若RF的排布走線需要通過信號線的位置，則需要在走線周圍設置一層接地裝置，與主要接地體連接。

三、 屏蔽設計

因此，為了達到屏蔽設計的目的，需要對各射頻電路進行隔離設置，以充分抑制其中產生的電磁干擾。本設計是一種常用的抗干擾措施。采用屏蔽式設計，可以很好地避免出現耦合現象。一般說來，電路中的屏蔽結構主要有四種：屏蔽盒結構，雙層屏蔽結構，屏蔽格子結構，覆銅箔絕緣板屏蔽結構。在屏蔽盒結構中，主要可對電路進行單獨屏蔽，屏蔽效果較好。雙屏蔽結構適合于需要較高屏蔽要求的電路。屏蔽格結構是指將電路裝入各個屏蔽格中，然后用蓋板進行遮蔽，從而能起到單獨遮蔽的作用。若干擾電磁波頻率較高，可采用涂銅絕緣板材料制成屏蔽結構，效果顯著。

四、 接地設計

對于RF板，有三種接地方式：

（一）小信號和敏感信號接地系統，其中的接地系統包括：小信號檢測電路裝置、低電平電路裝置、混頻器裝置和前級放大電路裝置。該接地系統的信號范圍較小，工作電平較低，易發生降級或故障。

（二）大信號電路和對信號不敏感的接地系統。該系統主要包括高功率放大電路裝置、高電平電路裝置和末級放大裝置。地線系統的接地電流和工作電流都很大，所以不能與小信號接地系統相隔離。

（三）干擾源接地系統，如電路中的繼電器裝置等。這類系統運行時會出現沖擊電流，對電路的正常工作造成不利的干擾。

與以上三種接地系統相對應，當進行接地設計時，RF型電路板應采用多點串聯接地方式，每一類接地系統在排料時應保持獨立，彼此隔離，不能與高頻系統距離過近。

在高頻線路板上的單元電路應按順序排列，接地線應呈直線排列，防止地電流重疊，避免地電流在各單元電路間的寄生耦合。

五、 結語

為了有效地提高無線通信設備的抗干擾性能，對射頻電路進行抗干擾設計至關重要。抗干擾性是電子設備穩定運行的基本保證。盡可能地抑制由射頻電路產生的電磁輻射。為了阻止EMI的耦合反應，技術人員需要不斷探索，研發出更有效、更可靠的抗干擾設計。

參考文獻：

[1]代憲菊.射頻電路抗干擾設計方法研究[J].通信技術，2013，46（8）：48-51.

[2]朱繼宏，王若涵.美軍毫米波衛星通信及射頻技術研究[J].電子質量，2017（6）：55-60.

作者簡介：蔣村溪，南京大橋機器有限公司。