微波EDA网,见证研发工程师的成长!
首页 > 微波射频 > 微波器件设计 > 基于VXI总线的射频开关模块的研制

基于VXI总线的射频开关模块的研制

时间:01-10 来源:互联网 点击:

2 模块功能电路PCB板的设计

  随着计算机技术的发展,电子设计早已进入EDA(Electronic Design Automation—电子设计自动化)阶段。计算机软件在电路设计中的应用越来越广泛,OrCad,Protel等都是人们熟悉的常用EDA软件。Protel 99 SE是Protel公司推出的最新版本,应用于电路原理图设计、电路板设计等,它基于Windows环境,功能强大,人机界面友好,能让人们在具有最完善的功能环境下,提升设计上的品质和效率。是设计印制电路板(PCB-Printed Circuit Board)的重要工具。

  射频电路的频率范围约为10kHz到300GHz。随着频率的增加,射频电路表现出不同于低频电路和直流电路的一些特性。因此,在设计射频电路的PCB板时就需要特别注意射频信号给PCB板所带来的影响。本射频开关电路是由VXI总线控制的,在设计中为减少干扰,在总线接口电路部分与射频开关功能电路间采用排线连接,以下主要介绍射频开关功能电路部分PCB板的设计[2]。

2.1 元器件的布局

  电磁兼容性(EMC)是指电子系统在规定的电磁环境中按照设计要求能正常工作的能力。对于射频电路PCB设计而言,电磁兼容性要求每个电路模块尽量不产生电磁辐射,并且具有一定的抗电磁干扰能力。而元器件的布局直接影响到电路本身的干扰及抗干扰能力。也直接影响到所设计电路的性能。

  布局总的原则:元器件应尽可能同一方向排列,通过选择PCB进入熔锡系统的方向来减少甚至避免焊接不良的现象;元器件间最少要有0.5mm的间距才能满足元器件的熔锡要求,若PCB板的空间允许,元器件的间距应尽可能宽。

  元器件的合理布局也是合理布线的一个前提,因此应该综合考虑。在本设计中,继电器是用于转换射频信号的通道,故应将继电器尽量贴近信号输入端与输出端,以此来尽量减短射频信号线的走线长度, 为下一步的合理布线做出考虑。

  此外,本射频开关电路是由VXI总线控制,射频信号对VXI总线控制信号的影响也是布局时必须考虑的问题。

2.2 布线

  在基本完成元器件的布局后,就要开始布线,布线的基本原则为:在组装密度许可情况下,尽量选用低密度布线设计,并且信号走线尽量粗细一致,有利于阻抗匹配。

  对于射频电路,信号线的走向、宽度、线间距的不合理设计,可能造成信号传输线之间的交叉干扰;另外,系统电源自身还存在噪声干扰,所以在设计射频电路PCB时一定要综合考虑,合理布线。

  布线时,所有走线应远离PCB板的边框(2mm左右),以免PCB板制作时造成断线或有断线的隐患。电源线要尽可能宽,以减少环路电阻,同时,使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致,以提高抗干扰能力。所布信号线应尽可能短,并尽量减少过孔数目;各元器件间的连线越短越好,以减少分布参数和相互间的电磁干扰; 对于不相容的信号线应尽量相互远离,而且尽量避免平行走线,而在正反两面的信号线应相互垂直:布线时在需要拐角的地方应以135度角为宜,避免拐直角。

  本设计中,PCB板采用四层板,为减小射频信号对VXI总线控制信号的影响,故将两种信号走线分别放在中间两层,且射频信号线用接地过孔带屏蔽[3]。

2.3 电源线和地线

  在射频电路PCB设计中的布线需要特别强调的是电源线与地线的正确布线。电源和地线方式的合理选择是仪器可靠工作的重要保证。射频电路的PCB板上相当多的干扰源是通过电源和地线产生的,其中地线引起的噪声干扰最大。根据PCB板电流的大小,电源线、地线线条设计的要尽量粗而短,减少环路电阻。同时使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致,这样有助于增强抗噪声能力。在条件允许的情况下尽量采用多层板,四层板比双面板噪声低20dB,六层板又比四层板噪声低10dB[4]。

  在本文设计的四层PCB板中,顶层和底层两层均设计为地线层。这样无论中间层哪一层为电源层,电源层和地线层这两个层彼此靠近的物理关系,形成了一个很大的去耦电容,减少了地线所带来的干扰。

  地线层采用大面积铺铜。大面积铺铜主要有以下几个作用:

  (1)EMC.对于大面积的地或电源铺铜,会起到屏蔽作用。

  (2)PCB工艺要求。一般为了保证电镀效果,或者层压不变形,对于布线较少的PCB板层铺铜。

  (3)信号完整性要求,给高频数字信号一个完整的回流路径,并减少直流网络的布线。

  (4)散热,特殊器件安装要求铺铜等等。

3 结论

VXI总线系统是一种在世界范围内完全开放的、适用于多厂商的模块化仪器总线系统,是目前世界上最新的仪器总线系统。本文主要介绍了基于VXI总线的射频开关模块的研制。介绍了总线接口的设计以及射频开关模块

Copyright © 2017-2020 微波EDA网 版权所有

网站地图

Top