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远距离WiFi模组WiFi硬件设计五大经验总结

远距离WiFi模组

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1、射频电路的布局原理。
当设计RF布局时,必须优先考虑以下几个基本原则:
(1)尽量将大功率RF放大器(HPA)与低噪声放大器(LNA)分开,简单地说,就是使高功率RF发射电路远离低功率RF接收电路。
(2)确保电路板上的高能区域至少有一整块地,上面没有过孔,当然铜箔面积越大越好。
(3)电路和电源去耦合同样非常重要。
(4)RF输出通常要求远离RF输入。
(5)应尽可能远离高速数字信号和RF信函。

2、远距离WiFi模组物理分区、电气分区设计。可分为物理分区和电气分区。电路板的划分主要涉及元件的布置、朝向和屏蔽,电气分区可以继续分解成功率分配、RF走线、敏感电路和信号以及接地等部分。我们来讨论物理划分的问题。元件布置是实现一种优秀RF设计的关键,有效的技术是先对位于RF路径上的元件进行固定,然后调整其朝向,使RF路径的长度小,使输入远离输出,尽可能分离大功率电路和低功率电路。板片堆叠有效的方法是将主地面(主地)布置在表层下的第二层,并使RF线路尽可能沿着表层走。尽可能减小RF路径中过孔的大小,不仅会降低路径电感,而且会降低主地面的虚焊点,还能降低RF能量漏入层叠板内其他区域的可能性。从物理空间看,多级放大器等线性电路通常就足以隔离多个RF区,但双工器、混频器和中频放大器/混频器总是有多个RF/IF信号互相干扰,所以这种影响必须小心减小。RF和IF走线应该尽可能走十字交叉,并且尽可能的在这两行之间有一个距离。将直通孔布置在PCB板两面均不受RF干扰的区域,就可以最大限度地减少直通孔的不利影响。有时候在多个电路块之间不能保证足够的隔离,在这种情况下必须考虑采用金属屏蔽罩对RF区进行屏蔽,在RF区内对金属屏蔽罩进行焊接,必须与金属屏蔽罩焊接在地面,这样就需要占用宝贵的PCB板空间。屏蔽层的完好无损,进入金属屏蔽层的数字信号线应尽可能地向内移动,而走线层下的PCB层就是地层。RF信号线可以从金属屏蔽罩底部的一个小凹口和地缺口的布线层上走出来,不过缺口处周围尽量多布一些地,不同层上的地可以通过许多孔连接。

3、适当且有效的芯片电源去耦合也很重要。
一些芯片需要多个电源才能工作,所以你可能需要两到三组电容和电感分别去耦合,电感很少平行地靠在一起,因为这样就会形成一个空芯变压器,并且彼此感应产生干扰信号,所以它们之间的距离至少要与其中一个的高度相等,或者成直角排列,以使互感最小化。

4、电气分区的原则大体上和物理分区是一样的,但是还有其他一些因素。
高能放大器的接地是非常重要的,通常需要为它设计一个金属屏蔽罩。很多时候,确保RF输出与RF输入相隔离也很重要。对于放大器,缓冲器和滤波器也是如此。如果放大器和缓冲器的输出以合适的相位和振幅反馈到它们的输入端,那么它们就会产生自激振荡。而且,在最好的情况下,它们可以在任何温度和电压条件下稳定工作。
事实上,它们会变得不稳定,并且在RF信号上增加噪声和互调信号。若射频信号线必须从滤波器的输入端绕回输出,则会严重影响滤波器的通带特性。为保证输入输出信号得到较好的隔离,首先要绕过滤光片周围一圈地,其次是滤光片下层区域,并与主地相连。它还可以将需要通过滤波器的信号线尽量远离滤波器管脚。

5、远距离WiFi模组要保证不增加噪音必须从以下几个方面考虑:所期望的控制线频宽可以从DC到2MHz不等,而通过滤波来消除这种宽频带的噪声几乎是不可能的;第二,VCO控制线通常是反馈回路的一部分,VCO控制线通常是控制频率的一部分,它很可能会在许多地方引入噪声,所以在处理VCO控制线时必须十分小心。要确保RF走线下层的土地是坚固的,并且所有的部件都与主地面紧密相连,并与其他可能带来噪音的走线相隔离。另外,远距离WiFi模组为了确保VCO的电源被完全解耦,因为VCO的输出RF通常是一个相对高的电平,VCO输出信号容易干扰其他电路,所以必须对VCO进行特别的重视。实际上,VCO倾向于放置在RF区的末尾,有时候它需要一个金属屏蔽罩。共振电路(一种用于发射器,另一种用于接收机)与VCO相关,但有其自身的特点。简而言之,谐振电路是并行谐振电路,配有容性二极管,可帮助设定VCO工作频率,并对RF信号进行语音或数据调制。各种VCO的设计原则也同样适用于共振电路。共振电路中含有大量的元件,谐振电路通常对噪声非常敏感,且其分布范围较广,且通常工作在极高的RF频率下。

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