浅谈RF电路设计

当我们设计上接触一个全新的RF芯片，要求我们能够快速的了解这颗芯片RF部分电路的性能指标及对外围器件的要求，还要快速的做好这部分的设计工作时，我们最首要需做的就是仔细阅读并理解芯片规格书和参考板的设计及注意事项，这对于我们第一版设计的成败起到很关键的作用，特别是有些RF芯片和RF外围的某些特定的RF器件（如外加PA LNA BPF等）配合这一块尤为重要。

我们看下图RF电路的一个案例：

此电路是一个高性能RF芯片和集成的BALUN（上图黄色部分的IC）配合的一个电路,由于主芯片和BALUN之间没有匹配电路，所以这部分完全是通过RF走线的线宽线长及差分信号的阻抗控制来匹配，无法通过外围器件后期进行调试，所以对于差分部分的走线是有严格要求（如上图红色标识部分），走线及阻抗控制的好坏直接会影响到整个RF部分的后期调试指标的好坏，所以说设计初期对于RF芯片的EVB板的设计要求一定要参考，这样才能事半功倍。

在我们好多项目的设计过程中，设计成本会是我们设计过程中比较关注的一个重要部分，体现在我们RF电路部分的成本主要是在外围电路是用分离器件搭建还是用集成IC上，外围RF部分使用集成电路会比使用分离器件搭建成本上要高一些，所以在这里我们主要谈一下分离器件外围电路需要注意哪些事项。

下图是某设计中一个通路的部分电路：

由于外围都是使用电容电感搭建的电路，在我们板子尺寸要求越来越小的前提下，对于这部分电路的布局就显得比较重要。

RF部分器件尽量要放在同一层，尽量避免RF走线打孔到另外一面, 这样布板主要是降低因PCB板打孔造成的RF指标问题的风险。

考虑到RF走线铺地的完整性，如果大封装的器件无法保证，就尽量用小封装的器件，以便节约出来更多的空间做到铺地完整。

设计的电路如果存在WLAN、BLE、Zigbee多个电路，多路信号的相互干扰及共存要求我们在设计初期就要考虑走线布局，尽量做好布板走线及器件摆位留有安全距离，减少我们对产品后期性能不可控的要求。

控制好工艺让产品性能一步到位

电路设计前期所有的努力为的就是做出来的产品是一个合格的产品，对于RF产品来说，工艺控制显得尤为重要，具体简单以下几点：

PCB工艺， RF板对PCB板材及RF部分走线阻抗控制是有严格要求，RF走线阻抗50欧姆及差分阻抗100欧姆的要求需要和PCB板厂确认是否板厂能做到，尽量在有做过RF PCB板厂去打板。

前期调试对于使用物料的品牌是有要求，调试物料和批量生产的物料品牌要一致。

对于PCB供应厂家要求，前期研发打样及批量生产保证PCB厂家一致，如要导入多个PCB供应商，需要分别验证不同厂家提供PCB板的RF指标。

RF电路设计工作，是需要研发工程师有一个长期工作积累，没有捷径可寻，一个优秀的RF工程师，必须有着丰富的RF产品研发及调试经验，此文仅作为我工作中一些心得，欢迎大家一起交流。

好的产品出自于积累，好的设计也来源于积累，希望我们能够通过电子及网络平台交流我们在工作上积累的点点滴滴，让工作更简单，让产品更经典！

深度分析射频电路的原理及应用

什么是射频电路

射频简称RF，射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于1000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。

射频电路指处理信号的电磁波长与电路或器件尺寸处于同一数量级的电路。此时由于器件尺寸和导线尺寸的关系，电路需要用分布参数的相关理论来处理，这类电路都可以认为是射频电路，对其频率没有严格要求，如长距离传输的交流输电线(50或60Hz)有时也要用RF的相关理论来处理。

射频电路方框图

射频电路的原理

射频电路的原理我们以普通手机射频电路来详细的介绍：

1

接收电路的结构和工作原理：

接收时，天线把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号经滤波，高频放大后，送入中频内进行解调，得到接收基带信息(RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N);送到逻辑音频电路进一步处理。

电路分析：

电路结构

接收电路由天线、天线开关、滤波器、高放管(低噪声放大器)、中频集成块(接收解调器)等电路组成。早期手机有一级、二级混频电路，其目的把接收频率降低后再解调(如下图)。

接收电路方框图

2

发射电路的结构和工作原理

发射时，把逻辑电路处理过的发射基带信息调制成的发射中频，用TX-VCO把发射中频信号频率上变为890M-915M(GSM)的频率信号。经功放放大后由天线转为电磁波辐射出去。

电路分析：

电路结构。

发射电路由中频内部的发射调制器、发射鉴相器;发射压控振荡器(TX-VCO)、功率放大器(功放)、功率控制器(功控)、发射互感器等电路组成。(如下图)

3

本振电路的结构和工作原理：

（本机振荡电路、锁相环电路、频率合成电路）

该电路产生四段不带任何信息的本振频率信号(GSM-RX;GSM-TX;DCS-RX;DCS-TX);送入中频内部，接收时对接收信号进行解调;发射时对发射基带信息进行调制和发射鉴相。

电路分析：

电路结构：手机本振电路有四种电路结构。

a) 由频率合成集成块、接收压控振荡器(RX-VCO)、13M基准时钟、预设频率参考数据(SYN-DAT;SYN-CLK;SYN-RST;SIN-EN)，组成(早期手机多用;如下图)。

b) 把频率合成集成块集成在中频内部，结合外接RX-VCO组成(中期机、诺基亚机多用;(如下图)

c) 把频率合成集成块、接收压控振荡器(RX-VCO)集成一体，称本振集成块或本振舐IC(中期机、三星机多用;如下图)。

d) 把频率合成集成块、接收压控振荡器(RX-VCO)集成在中频内部(新型机、杂牌机多用;如下图)。

值得注意：无论采用何种结构模式，只是产生的频率不同;其工作原理，产生的频率信号的走向和作用都一样的。

射频电路的应用

RF(Radio Frequency)技术被广泛应用于多种领域， 如：电视、广播、移动电话、雷达、自动识别系统等。专用词RFID(射频识别)即指应用射频识别信号对目标物进行识别。

RFID的应用包括：

1、ETC(电子收费)

2、 铁路机车车辆识别与跟踪

3、 集装箱识别

4、贵重物品的识别、认证及跟踪

5、 商业零售、医疗保健、后勤服务等的目标物管理

6、出入门禁管理

7、动物识别、跟踪

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