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浅谈RF电路设计

润欣科技Fortune 2018-03-09 10:10 次阅读

作者:上海润欣科技股份有限公司创研社

前言

     做了多年的RF研发工作,在润欣科技从事RF芯片的支持工作也有7年之久,对于RF电路的设计经验,在这里和大家一起分享一下,希望以下浅谈的内容对做RF设计工作的工程师会有一点帮助,我们闲话少说,直接进入正题。

     EVB板的参考设计让我们事半功倍

     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: 

                                              146345.jpg

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。

    RF电路布局要做到心里有数

    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:

高清配图.png

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。

    1. 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。

    2.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。

    3.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:

    1. 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。

    2. 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。

    3. 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,还有更多的RF解决方案,可以直接关注润欣科技,润欣科技专注RF解决方案有很多年,与国内外众多大型企业都有合作,欢迎和大家一起交流。

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!

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ADL5541 射频/中频( RF/IF)增益模块,工作频率50 MHz 至6 GHz ,增益15 dB

AD8341 RF矢量调制器,1.5 GHz 至2.4 GHz

和特点 工作频率范围:1.5 GHz至2.4 GHz 幅度控制范围:30 dB 笛卡尔I/Q基带频率范围:DC至230 MHz 输出三阶交调截点:+17.5 dBm 相位控制范围:360° 输出1dB压缩点:+8.5 dBm 输出开关禁用功能 5V单电源 与AD8340引脚兼容 产品详情 单芯片RF振幅与移相器AD8341是一款高性能RF矢量调制器,输入频率范围为1.5 GHz至2.4 GHz,可连续、独立地调整振幅和相位。通过宽带笛卡尔I/Q接口,可实现完整的360°相位调整和30 dB以上的增益控制。I和Q接口提供230 MHz的全功率信号带宽,可通过单端或差分方式驱动,具有±500 mV满量程输入。AD8341采用24引脚LFCSP封装,额定温度范围为–40°C至+85°C。供货提供样片和评估板,产品型号分别为AD8341ACP和AD8341-EVAL。同类产品AD8302 - 低频至2.7 GHz RF/IF增益相位检波器AD8340 - RF矢量调制器,700 MHz至1000 MHz其它调制器/解调器产品AD8345 - 250 MHz至1000 MHz低噪声RF/IF调制器AD8346 - 800 MHz至2.5 GHz低功耗直接上变频调制器AD8347 - 800 MHz至2.7 GHz直接变频解调器AD8348 - 50 MHz至1000 MHz RF/IF正交解调器AD...
发表于 02-22 12:13 0次 阅读
AD8341 RF矢量调制器,1.5 GHz 至2.4 GHz

ADA4304-4 1:4单端、低成本有源RF分路器

和特点 有线电视和地面应用的理想选择−3 dB带宽:2.4 GHz1 dB平坦度:54 MHz至865 MHz低噪声系数:4.6 dB低失真复合二次失真(CSO):−62 dBc复合三次差拍(CTB):−72 dBc标称增益:每个输出通道3 dB输出与输出间隔离:25 dB(50 MHz至1000 MHz)75 Ω输入和输出小尺寸封装:16引脚、3 mm × 3 mm LFCSP封装 产品详情 ADA4304-3/ADA4304-4是75 Ω有源分路器,适用于要求无损信号分离的应用。典型应用包括多调谐器数字机顶盒、有线分路器模块、多调谐器/支持数字有线功能(DCR)的电视以及家庭网关。对于这些应用,传统解决方案要求采用分立无源分路器模块以及独立的固定增益放大器。        ADA4304-3/ADA4304-4采用ADI公司专有的硅-锗(SiGe)互补双极性工艺制造,可实现极低的失真水平,噪声系数为4.6 dB。该器件是一种低成本替代解决方案,它将信号分路器元件和增益模块集成于单芯片中,从而得以简化设计、改善系统性能。ADA4304-3/ADA4304-4采用16引脚LFCSP封装,工作温度范围为−40°C至+85°C工业温度范围。应用机顶盒家庭网关有线电视分配系统分路器模块支持数字有线功能(DCR)的电...
发表于 02-22 12:10 0次 阅读
ADA4304-4 1:4单端、低成本有源RF分路器

AD8351 低失真RF/IF差分放大器

和特点 3 dB带宽:2.2 GHz (AV = 12 dB) 单电阻可编程增益  0 dB ≤ AV≤ 26 dB 差分接口 低噪声输入级:2.7 nV/√Hz (AV = 10 dB) 低谐波失真  –79 dBc(二阶,70 MHz)  –81 dBc(三阶,70 MHz) OIP3:31 dBm (70 MHz) 单电源供电: 3 V至5.5 V 低功耗: 28 mA (5 V) 可调输出共模电压 快速建立和过驱恢复 压摆率:13,000 V/μs 省电功能 产品详情 AD8351是一款完全差分放大器,可用于在通信收发器中,以中频频率驱动高分辨率(10-14位)/高速ADC (240 MSPS)。AD8351简化了ADC驱动,用户可以通过一个外部电阻调整增益(最高26 dB),同时集成了输出共模调整电路,以降低输入ADC中的驱动电平。AD8351是一种极低失真增益级,同时具有低噪声和宽增益带宽特性,因而非常适合数字通信中频接收机使用。该器件可以在多种常用中频频率70/140/240 MHz下工作。关于驱动12/14位分辨率ADC以及用该器件进行单端至差分信号转换的详细电路信息,参见AD8351产品数据手册。AD8351采用先进的硅双极性工艺制造,以3 V或5 V单电源供电,提供节省空间的10引脚微型SOIC封装,额定温度范围为–40ºC至+...
发表于 02-22 12:09 0次 阅读
AD8351 低失真RF/IF差分放大器

ADL5545 30 MHz 至 6 GHz RF/IF 增益模块

和特点 固定增益:24.1 dB 在30 MHz至6 GHz范围内提供宽带操作 输入/输出内部匹配50 Ω 集成偏置控制电路 OIP3:36.4 dBm (900 MHz) P1dB:18.1 dBm (900 MHz) 噪声系数:2.9 dB (900 MHz) 5V单电源供电 低静态电流:56 mA 宽工作温度范围:-40℃至+105℃ 高效散热型SOT-89封装 ESD额定值:±1.5 kV(1C类) 产品详情 ADL5545是一款单端RF/IF增益模块放大器,可在30 MHz至6 GHz范围内提供宽带操作。采用5 V电源供电时,ADL5545功耗仅为56 mA,OIP3超过36dBm。ADL5545具有24 dB增益,增益不随频率、温度、电源、器件而变化。该放大器采用工业标准SOT-89封装,在输入和输出内部匹配50 Ω,能够简单地使用于各种不同的应用中。所需的外部元件只有输入/输出交流耦合电容、电源去耦电容和直流偏置电感。ADL5545采用InGaP HBT工艺制造而成,ESD额定值为±1.5 kV(1C类)。额定温度范围为−40℃至+105℃的宽温度范围,并提供配置齐全且符合RoHS标准的评估板。 方框图...
发表于 02-22 12:07 15次 阅读
ADL5545 30 MHz 至 6 GHz RF/IF 增益模块

ADF7023 高性能、低功耗ISM频段FSK/GFSK/OOK/MSK/GMSK收发器IC

和特点 超低功耗、高性能收发器 工作频段862 MHz至928 MHz431 MHz至464 MHz 支持的数据速率:1 kbps至300 kbps 电源电压范围:2.2 V至3.6 V 单端和差分PA 中频带宽可编程的低中频接收机:100 kHz、150 kHz、200 kHz、300 kHz 接收机灵敏度(BER)−116 dBm(1.0 kbps,2FSK、GFSK)−107.5 dBm(38.4 kbps,2FSK、GFSK)−102.5 dBm(150 kbps,GFSK、GMSK)−100 dBm(300 kbps,GFSK、GMS)−104 dBm(19.2 kbps,OOK) 极低功耗 RF输出功率范围:−20 dBm至+13.5 dBm(单端PA) 欲了解更多特性,请参考数据手册产品详情 ADF7023是一款工作在862 MHz至931 MHz和431 MHz至464 MHz频段的极低功耗、高集成度2FSK/GFSK/OOK/MSK/GMSK收发器,这些频段覆盖免许可的433MHz、868MHz和915MHz ISM频段。它适合欧洲ETSI EN300-220、北美FCC (Part 15)、中国短程无线监管标准或其它类似地区标准下的电路应用。支持1 kbps至300 kbps的数据速率。发射RF频率合成器包含一个VCO和一个输出通道频率分辨率为400 Hz的低噪声小数N分频锁相环(PLL)。VCO的工作频...
发表于 02-22 12:06 24次 阅读
ADF7023 高性能、低功耗ISM频段FSK/GFSK/OOK/MSK/GMSK收发器IC

ADRF6601 750 MHz至1160 MHz接收混频器,集成小数N分频PLL和VCO

和特点 集成小数N分频PLL的接收混频器 RF输入频率范围:300 MHz至2500 MHz 内部LO频率范围:750 MHz至1160 MHz 输入P1dB:14.5 dBm 输入IP3:31 dBm 通过外部引脚优化IIP3 SSB噪声系数IP3SET引脚断开:13.5 dBIP3SET引脚接3.3 V电压:14.6 dB 电压转换增益:6.7 dB 200 Ω IF输出匹配阻抗 IF 3 dB带宽:500 MHz 可通过三线式SPI接口进行编程 40引脚、6 mm × 6 mm LFCSP封装 产品详情 ADRF6601是一款高动态范围有源混频器,集成锁相环(PLL)和压控振荡器(VCO)。PLL/频率合成器利用小数N分频PLL产生fLO输入,供给混频器。基准输入可以进行分频或倍频,然后施加于PLL鉴频鉴相器(PFD)。PLL支持12 MHz至160 MHz范围内的输入基准频率。PFD输出控制一个电荷泵,其输出驱动一个片外环路滤波器。然后,环路滤波器输出施加于一个集成式VCO。VCO输出(2 × fLO)再施加于一个LO分频器和一个可编程PLL分频器。可编程PLL分频器由一个Σ-Δ调制器(SDM)进行控制。SDM的模数可以在1至2047范围内编程。有源混频器可将单端50 Ω RF输入转换为200 Ω差分IF输出。...
发表于 02-22 12:06 31次 阅读
ADRF6601 750 MHz至1160 MHz接收混频器,集成小数N分频PLL和VCO

ADRF6720-27 宽带(400 MHz至3 GHz)正交调制器,集成PLL/VCO和2.68 V输入偏置

和特点 集成小数N分频PLL的I/Q调制器 RF输出频率范围: 400 MHz至3,000 MHz 内部LO频率范围: 356.25 MHz至2855 MHz 输出P1dB: 10.8 dBm (2140 MHz) 输出IP3: 31.1 dBm (2140 MHz) 载波馈通: −44.3 dBm (2140 MHz) 边带抑制: -40.8 dBc(2,140 MHz) 噪底: −159.5 dBm/Hz (2140 MHz) 基带1 dB调制带宽: >1000 MHz 基带输入偏置电平: 2.68 V 电源: 3.3 V /425 mA 集成式RF可调谐巴伦,允许单端RF输出 多核集成式VCO HD3/IP3优化 边带抑制和载波馈通优化 高端/低端LO注入 可通过三线式串行端口接口(SPI)进行编程 40引脚6 mm x 6 mm LFCSP封装 产品详情 ADRF6720-27是一款集成频率合成器的宽带正交调制器,非常适合用于3G和4G通信系统。 ADRF6720-27内置一个高线性度宽带调制器、一个集成式小数N分频锁相环(PLL),以及四个低相位噪声多核压控振荡器(VCO)。 ADRF6720-27本振(LO)信号可从内部通过片内整数N分频或小数N分频频率合成器产生,也可从外部通过高频、低相位噪声LO信号产生。 内部集成式频率合成器利用多核VCO,实现356.25 MHz到28...
发表于 02-22 12:06 20次 阅读
ADRF6720-27 宽带(400 MHz至3 GHz)正交调制器,集成PLL/VCO和2.68 V输入偏置

AD6677 80 MHz带宽中频接收机

和特点 JESD204B Subclass 0或Subclass 1编码串行数字输出 信噪比(SNR):71.9 dBFS(185 MHz AIN,250 MSPS,NSR设为33%) 无杂散动态范围(SFDR):87 dBc(185 MHz AIN,250 MSPS) 总功耗:435 mW (250 MSPS) 1.8 V电源电压 1至8整数输入时钟分频器 采样速率最高达250 MSPS 中频采样频率最高达400 MHz 模数转换器(ADC)内置基准电压源 灵活的模拟输入范围-- 1.4 V p-p至2.0 V p-p(标称值1.75 V p-p) ADC时钟占空比稳定器(DCS) 串行端口控制 节能的掉电模式 产品详情 AD6677是一款11位、250 MSPS中频(IF)接收机,专门针对要求高动态范围性能、低功耗和小尺寸的电信应用中支持多天线系统而设计。该器件包括高性能模数转换器(ADC)和噪声整形再量化器(NSR)数字模块。ADC由多级、差分流水线架构组成,并集成了输出纠错逻辑,每个ADC差分流水线的第一级包含一个宽带宽开关电容采样网络。集成基准电压源可简化设计。占空比稳定器(DCS)补偿ADC时钟占空比的波动,使转换器保持出色的性能。ADC的输出内部连接到NSR模块。集成NSR电路能够提高奈奎斯特带宽内较小频...
发表于 02-22 12:05 21次 阅读
AD6677 80 MHz带宽中频接收机

ADRF6658 集成IF放大器的宽带双通道RX混频器

和特点 宽带、双通道、有源下变频混频器 低失真、快速建立、IF DGA RF输入频率范围:690 MHz至3.8 GHz RF输入端的可编程巴伦 差分和单端LO输入模式 差分IF输出阻抗:100 Ω 可通过三线式串行端口接口(SPI)进行编程 对于RF=1950 MHz、IF=281 MHz、高线性度模式: 电压转换增益,包括IF滤波器损耗:−5至+26.5 dB (更多详细信息,请参见数据手册) 灵活的省电模式,针对低功耗操作 通道使能后的上电时间:100 ns,典型值 3.3 V单电源 高线性度模式:440 mA 低功耗模式:260 mA 产品详情 ADRF6658是一款高性能、低功耗、宽带、双通道无线电频率(RF)下变频器,集成中频(IF)数字控制放大器(DGA),适用于宽带、低失真基站无线电接收机。 双通道Rx混频器为双平衡吉尔伯特单元混频器,具有高线性度和出色的图像抑制能力。 两款混频器均可将50 Ω RF输入转换为开集宽带IF输出。 在混频器输入前,RF输入端的内部可调谐巴伦可抑制RF信号谐波并衰减带外信号,从而减少输入反射和带外干扰信号。 灵活的本振(LO)架构允许使用差分或单端LO信号。 双通道IF DGA基于ADL5201和ADL5202,固定差分输出...
发表于 02-22 12:05 21次 阅读
ADRF6658 集成IF放大器的宽带双通道RX混频器

天线的原理、规格和操作了解

天线可能是RF设计中最容易被忽视的部分,但RF链路的范围,性能和合法性严重依赖它。无论如何,天线选择....
的头像 电子设计 发表于 02-22 09:12 761次 阅读
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赛灵思Zynq UltraScale + RFSoC再添新员 具备更高射频性能

赛灵思 RFSoC 产品系列,是行业唯一一款可满足当前及未来行业需求的单芯片自适应射频平台。
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应用于物联网和信标的BLE模块选择

我们的家庭,办公室和工厂几乎没有使用嵌入式设备,因为它没有某种形式的无线通信。当我们开车,锻炼自行车....
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基于集成RF/MCU的智能能源安全解决方案

智能能源的商业驱动力很容易理解;估计节省1千瓦时电力的成本约为1.7美分,而生产1千瓦时的成本现在被....
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射频衰减器的类型及作用介绍

然而,在许多系统中,RF信号不可避免地具有跨越30,40或更多dB的宽动态范围;一些设计必须处理范围....
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可利于提高RF成像分辨率的技术和方式

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