天天看點

射頻中的常見名詞、定義、縮略詞

1 微波

微波是電磁波按頻譜劃分的定義,是指波長從1m至0.1mm範圍内的電磁波, 其相應的頻率從0.3GHz至3000GHz.這段電磁頻譜包括分米波(頻率從0.3GHz至3GHz)\厘米波(頻率從3GHz至30GHz)\毫米波(頻率從30GHz至300GHz)和亞毫米波(頻率從300GHz至3000GHz,有些文獻中微波定義不含此段)四個波段 (含上限,不含下限) 。具有似光性/似聲性/穿透性/非電離性/資訊性五大特點

2 射頻 Radio Frequency RF (縮寫為:RF)

射頻是電磁波按應用劃分的定義,專指具有一定波長可用于無線電通信的電磁波.頻率範圍定義比較混亂,資料中有30MHz至3GHz, 也有300MHz至40GHz,與微波有重疊;另有一種按頻譜劃分的定義, 是指波長從1兆m至1m範圍内的電磁波, 其相應的頻率從30Hz至300MHz;射頻(RF)與微波的頻率界限比較模糊,并且随着器件技術和設計方法的進步還有所變化。

3 微帶線 Microstrip

一種傳輸線類型。由平行而不相交的帶狀導體和接地平面構成。

微帶線的結構如圖1所示它是由導體條帶(在基片的一邊)和接地闆(在基片的另一邊)所構成的傳輸線。微帶線是由媒體基片,接地平闆和導體條帶三部分組成。在微帶線中,電磁能量主要是集中在媒體基片中傳播的如圖2所示。

射頻中的常見名詞、定義、縮略詞

最常使用的微帶線結構有4種:表面微帶線(surface microstrip)、嵌入式微帶線(embedded microstrip)、帶狀線(stripline)、雙帶線(dual stripline)。其中又以表面微帶線模型結構用途最廣泛。其特性阻抗

射頻中的常見名詞、定義、縮略詞

的計算如下:

射頻中的常見名詞、定義、縮略詞

 從公式可以看出,PCB 的特性阻抗主要由:媒體的介電常數

射頻中的常見名詞、定義、縮略詞

、媒體層厚度

射頻中的常見名詞、定義、縮略詞

、傳輸導線的線寬 b 、傳輸導線的厚度

射頻中的常見名詞、定義、縮略詞

決定。通過對這 4 個參數進行調整,就可以完成阻抗控制。在實際的 PCB 設計中,特性阻抗

射頻中的常見名詞、定義、縮略詞

還與 PCB 設計中布局和走線方式密切相關。例如焊盤的厚度、地線的路徑、周邊的走線等。

4 阻抗 impedance

導線和回路之間的阻抗以及一對電源回路之間的阻抗,是導線及其回路或電源回路之間電感和電容的函數,阻抗 Zo 等于 L/C 的平方根。規範中特指傳輸線的特征阻抗,定義為傳輸線電壓和電流決定的傳輸線的分布參數阻抗。

傳輸微帶線的阻抗控制:由于射頻闆多是雙層闆,是以表面微帶線模型結構用途最廣泛。對于射頻多層闆有些射頻線走内層,為帶狀線形式,阻抗都為 50Ω。PCB 信号走線的阻抗與闆材的介電常數、PCB 疊層結構、線寬等有關。下表列出一些典型 PCB 的阻抗(50Ω)控制的參數,新設計的 PCB 可以直接套用這些資料:

典型PCB阻抗(50Ω)控制參數表

闆材 相對介電常數 厚度 線寬(mils)
RO4350  3.48 層厚 0.8mm  75
FR4 4.25 層厚 1.0mm  60
TLX-8-0310-C1/C2  2.55  層厚 0.8mm 87
FR4  4.25 層厚 0.35mm 27
FR4 4.25  層厚 0.36mm  27
FR4 4.25 (帶狀線)0.36+1.13_0.36mm 18

5 趨膚效應

趨膚效應---又叫集膚效應,當高頻電流通過導體時,電流将集中在導體表面流通,這種現象叫趨膚效應。在高頻下,電流僅在導體表面的一個薄層内傳輸。

6 耗散因數(媒體損耗角) Dissipation factor (縮寫為:Df)

耗電流與充電電流的比值。耗散因數或損耗角正切,tanδ,表示為ε”/ε’,ε’和ε”為介電常數真實和虛幻的部分(見介電常數),損耗角正切是一個參數,用來示意絕緣體或電媒體在 AC 信号中吸收部分能量的趨向。

7 介電常數 Permittivity (縮寫為:Dk)

介電常數通常是指電媒體的介電常數,是描述電媒體極化的宏觀參數。介電常數又稱電容率,分為絕對介電常數和相對介電常數。相對介電常數是指在規定形狀電極之間填充某種電媒體後,極闆上自由電荷面密度與真空時極闆上自由電荷面密度之比值,用εr表示。

8 “Q”品質因素 Quality Factor (簡稱為 Q-Factor)

“Q”品質因素與耗散因子Df成反比,即Q-Factor=1/Df。

9 電磁幹擾 electromagnetic interference (縮寫為:EMI)

電磁騷擾引起的裝置、傳輸通道或系統性能的下降。PCB的EMI指PCB發出的雜散能量或外部進入電路闆的雜散能量,它包括:傳導型(低頻)EMI、輻射型(高頻)EMI、ESD(靜電放電)或雷電引起的EMI。傳導型和輻射型EMI具有差模和共模表現形式。

10  電磁相容性 electromagnetic compatibility (縮寫為:EMC)

裝置或系統在其電磁環境中能正常工作,且不對該環境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。

11 PCB寄生參數

PCB上的每一條布線及其傳回路徑可以用三個基本模型來描述,即電阻、電容和電感。在EMI和阻抗控制中,電容和電感的作用很大。

12  噪聲 Noise

線路或系統中,除所用信号之外的所有電磁信号或能量。通常噪聲無法完全去除,僅能将之減弱,使之産生的幹擾最小。

13  接地 Grounding

接地提供一個等電位的點或面,使系統或線路有一參考電壓,而此等電位的點或面并不一定是地電位。若該等電位的點或面經由一低阻抗的通路而與大地相連,則稱為地電位(Earth Potential)。接地是為了在電路和某些基準點之間建立良好的電氣通路,為所有的信号提供一個公共的參考電平,以及防止因裝置帶電對人員造成電擊危害。對裝置産生幹擾與危害。

接地要求:為減少地平面的阻抗,達到良好的接地效果,建議遵守以下要求

大面積接地:

  1. 射頻 PCB 的接地要求大面積接地
  2. 在微帶印制電路中,底面為接地面,必須確定光滑平整;
  3. 要将地的接觸面鍍金或鍍銀,導電良好,以降低地線阻抗;
  4. 使用緊固螺釘,使其與屏蔽腔體緊密結合,緊固螺釘的間距小于λ/20(依具體情況而定)。
  5. 確定 PCB 闆上高功率區至少有一整塊地,最好上面沒有過孔,當然,銅皮越多越好。
  6. 濾波器的輸入端和輸出端之間必須用地隔離,在濾波器周圍布一圈地,濾波器下層區域也要布一塊地,并與圍繞濾波器的主地連接配接起來。
  7. 在 PCB 闆的每一層應布上盡可能多的地,并把它們連到主地面。盡可能把走線靠在一起以增加内部信号層和電源配置設定層的地塊數量。應當避免在 PCB 各層上生成遊離地。

分組就近接地:

按照電路的結構分布和電流的大小将整個電路分為成相對獨立的幾組,各組電路就近接地形成回路,要調整各組内高頻濾波電容方向,縮小電源回路。注意接地線要短而直,禁止交叉重疊,減少公共地阻抗所産生的幹擾。

射頻器件的接地:

表面貼射頻器件和濾波電容需要接地時,為減少器件接地電感,要求:

  1. 至少要有 2 根線接鋪地銅箔;
  2. 用至少 2 個金屬化過孔在器件管腳旁就近接地;
  3. 增大過孔孔徑和并聯若幹過孔;
  4. 接地過孔與地平面采用全連接配接的方式;
  5. 有些元件的底部是接地的金屬殼,要在元件的投影區内加一些接地孔,表面層不得布線;
  6. 射頻輸入、輸出端電纜接口的屏蔽層就焊接在 PCB 信号端周圍的地線銅皮上,焊接點要有不少于 6 個過孔接地,保證射頻信号接地的連續性。

微帶電路的接地:

微帶印制電路的終端單一接地孔直徑必須大于微帶線寬,或采用終端大量成排密布小孔的方式接地。

接地注意問題:

  1. 地線需要走一定的距離時,應該加粗走線寬度,縮短走線長度,禁止超過λ/20,以防止天線效應導緻信号輻射;
  2. 除特殊用途外,不得有孤立銅皮,銅皮上一定要加地線過孔;
  3. 禁止地線銅皮上伸出終端開路的線頭,如果存在,就要在靠近線頭終端開路處加一個接地過孔;
  4. 輸入輸出端同軸電纜屏蔽層、PCB 上的焊盤節點就在信号端周圍的地線銅皮上,電纜地線焊接點要有不少于 4 個過孔接地,保證 RF 路徑上的阻抗連續性。
  5. 射頻信号周圍不能鋪銅的地方要用地孔進行“包地”處理,一般要求“包地”的地孔間距離要小于λ/20 波長,地孔間距離整齊排列。
  6. 在工藝允許的前提下,可縮短焊盤與過孔之間的距離
  7. 在工藝允許的前提下,推薦接地大焊盤上打 6 個以上接地過孔(具體數量因焊盤大小而已)

14 屏蔽 Shielding

以導電或導磁材料制成的殼、闆、套、筒等各種形狀的屏蔽體将欲保護物加以包封,用來防止周圍電磁能量的幹擾或防止不需要的電磁能量耦合到另外的敏感裝置中去。

15  屏蔽罩 EMI shielding

屏蔽罩是無線裝置中普遍采用的屏蔽措施。其工作原理如下:當在電磁發射源和需要保護的電路之間插入一高導電性金屬時,該金屬會反射和吸收部分輻射電場。反射與吸收的量取決于多種不同的因素,這些因素包括輻射的頻率,波長,金屬本身的導電率和滲透性,以及該金屬與發射源的距離。屏蔽的具體過程如下圖所示:

射頻中的常見名詞、定義、縮略詞

16 耦合

電路間的互相作用,在電路間傳遞能量。

17 靜電放電

具有不同靜電電位的物體在接近過通過直接接觸時,發生的電荷轉移。