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RF Radio Layout 參考資料

tags: 跟電有關的, CC1310, RF

老師提醒

  1. RF訊號電路「最好一直線，不要轉彎」。
  2. RF訊號電路「旁邊及周圍」要打一堆洞。
  3. RF訊號上面的元件「必須要靠一起」，且天線離MCU越近越好，不然會影響訊號品質。
  4. 其它到Google查詢相關資料，或者是看學長的檔案。
  5. 要時時刻刻問自己「為甚麼這樣設計？」

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TI德州仪器工程师教你如何设计射频电路

為什麼要做Review？

  • 獲得預期的性能
  • 即時的上架及推出產品
  • 確保使用該公司的產品可以獲得良好的經驗

設計一個基本的RF系統

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  • RF IC
    • 僅傳輸/接收
    • 傳輸接收一體
    • SoC(MCU集成方案)
  • 振盪器
    • 給予無線射頻以及低頻參考頻率
    • MCU Sleep Mode Clock
  • PCB 印刷電路板
    • 兩/三/四層板
    • 去耦合電路
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  • Balun：轉換器(藍白處)
    • 平衡到非平衡
    • 差分訊號與單線訊號之間的轉換
  • 匹配與濾波(灰色處)
    • 相容各國無線電法規
    • 增強與穩定性能
    • 去除高頻的諧波
  • 天線
    • 板載PCB天線
    • 可彎曲天線
    • 陶瓷天線
    • 大根的天線

選擇PCB疊層板

  • 兩層板
    • 為 Ti 大多數參考設計的疊層板
    • 與四層板相比減少成本
    • 可以滿足大多數的基本需求
    • 表面為電力線，振盪器訊號，及RF射頻電路
    • 底面完全作為接地
  • 四層板
    • 因為加入PA，必須要控制雜訊，不讓雜訊影響其他元件運作
    • 普遍的疊層結構：
      1. 元件擺放處及訊號線
      2. 主地層(不可以走任何的線路)
      3. 電源層
      4. 完全接地(可以走訊號線)

關於RF射頻的基本觀念

  • 不管走高速還是低速射頻，線路都會稍稍帶一些阻抗
  • RF射頻訊號用場和磁的方式傳輸
  • 阻抗和RF訊號線的寬高比相關連
  • 需要考慮表層的相對電容率
  • 一般Ti的RF的阻抗為45ohm ~ 55ohm
  • 選用的電容電感都和電路板的厚度，寬度相關
  • 會因為頻段…等，有電延時的情況
  • RF的電流分布會跟場和磁產生相對的關係
  • 回流地不能彎彎曲曲，最好一直線，中間也不要有任何訊號線/非RF等元件存在阻擋

過孔

  • 阻抗不連續，會有反射，造成RF射頻功率的損耗
  • 頻段越高，受的影響越大

複製Ti的參考設計

  • 了解參考設計的參數
    • PCB疊層
    • BOM表
    • 看README.txt !!!
  • 基本要素
    1. 盡量參照參考設計的層板選擇，是四層板就用四層板
    2. 天線部分，可以依照目標做調整，但盡量與參考設計一致
    3. 元件不要亂選，特別是X寶貨，選擇用Murata或者是TDK等大廠
    4. 被動元件尺寸，建議使用0402或者0201，因為到0603或者是更大的尺寸，對於無線射頻應用的分佈參數的影響非常之大
    5. 去耦合電路以及RF射頻電路中的元件盡量靠近IC
    6. 盡量把RF射頻電路跟參考設計一致，背後必須要有接地面，而上方必須要與RF射頻電路相關連。同時也確保不要有任何與RF射頻無關的電路出現在周圍
    7. 每個過孔的距離遠遠小於波長，這樣會形成很乾淨的接地面
    8. 阻抗必須要為50ohm
  • RF天線與Balum
    • 抄參考設計就對了，凡事都是Copy開始
    • 不是專業的，看上面那句話

常見錯誤

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  1. 理想狀況
  2. 過長的RF訊號電路，造成電延時
  3. 差分線不對稱

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  1. RF射頻訊號線與其他訊號線干擾
  2. 沒有完整的地面

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  1. 不要靠近RF射頻部分，否則會造成耦合，影響RF射頻的傳輸品質
  2. 差分線不對稱

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  • 先作去耦合，再到周圍做過孔，不能先過孔再做去耦合

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  1. 不能產生90度
  2. 不能用圓腳
  3. 用漸變線Layout

補充

Ti Technical documentation

Last changed by 
 
蔡黑貓
Software Engineer, Firmware Maker, And 屁孩.
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