基于SIM900模块的射频系统集成.ppt

1、基于SIM900模块的射频系统集成,王国强 2012.03.07,内容,射频部分硬件设计 系统EMI设计 天线设计,射频部分硬件设计,主要分两个方面： 原理图设计 天线部分电路依据不同天线类型，分两种形式：（a）直接连接；（b）加匹配电路。 电源干扰抑制电路主要目的为滤除电源信号中的干扰，如开关电源噪声等 PCB设计,原理图设计 天线部分电路,直接连接 适用场合：天线阻抗为50ohm，如：车载天线、部分类型外置天线等 优点：电路简单，易于PCB设计 缺点：对天线调试要求高,原理图设计 天线部分电路,加匹配电路 适用场合：天线阻抗非50ohm，常见于内置天线应用，如手机中常用的PIFA、Mono

2、 Pole、IFA等 优点：利于天线调试 缺点：电路、PCB设计稍复杂,原理图设计 电源干扰抑制电路,电源干扰抑制,原理图设计 电源干扰抑制电路,磁珠的选择要点 额定工作电流不低于2A 直流阻抗尽量小，以免产生较大的电压跌落 足够的干扰抑制能力，即高频阻抗应较大,PCB设计,模块射频引脚及测试点 天线馈点/射频线焊接PAD 射频线 电源线 地 其它信号线,PCB设计 模块射频引脚及测试点,模块射频引脚 对于多层板,在射频信号引脚的下方,第二层应净空处理,PCB设计 模块射频引脚及测试点,模块射频测试点 模块背面射频测试点对应的客户PCB相应区域, 在第一层应净空处理,且在第一、二层无任何其它信

3、号走线穿过,PCB设计 天线馈点/射频线焊盘,天线馈点 天线馈点周围及下方应净空,PCB设计 天线馈点/射频线焊盘,射频线焊盘 推荐的射频线焊盘尺寸如下图。对于多层板，相邻的第二层需要净空，以减少寄生电容效应。,PCB设计 天线馈点/射频线焊盘,射频线焊接方式 在焊接射频线时，应避免出现直角或锐角的情形。,PCB设计 射频线,射频线的阻抗 为减少阻抗失配导致的信号损失，必须对射频线的阻抗进行控制。在射频系统中，射频线的阻抗一般控制在50ohm。,PCB设计 射频线,射频线的形式 常见的射频线形式有微带线、带状线等。其中，以带涂层的共面线（Coated Coplanar Line）最为常见，其模

4、型如下图：,PCB设计 射频线,射频线宽度的计算 可通过调整H、H1、W/W1、S等参数来计算射频线的阻抗，计算示意图如下：,PCB设计 射频线,各项参数的意义 H：指射频线与参考层之间的距离 H1：指PCB表层覆盖的阻焊层（即绿油层） W/W1：指射频线的宽度 S：指射频线与两侧地线面的间距 Er：介质的介电常数，FR4的介电常数一般在4.6 左右,PCB设计 射频线,特殊情况 对于两层板，如果按照阻抗控制原则，则射频线宽度会过宽，此时建议射频线尽量短，射频线宽度为0.6mm，与周围地间距为0.6mm。,PCB设计 射频线,射频线参考层的处理 参考层用来为射频信号提供理想的信号回流路径 参考

5、层必须完整，并且与模块的地连接充分 参考层不一定是射频线的紧邻层，在多层板中，参考层可以是与射频线相邻的第2层、第3层甚至是第4层,PCB设计 射频线,如果参考层不是射频线的紧邻层，则参考层与射频线之间的其它层需要净空。如下图所示：,PCB设计 射频线,射频线两侧的地 射频线两侧的地应多打地孔。如下图所示：,PCB设计 射频线,射频线的拐角 在PCB布线时，射频线的拐角应避免出现直角或锐角的情形,PCB设计 射频线,射频线的长度 射频线应尽量短，长度越短，损耗就越小，且可降低阻抗失配带来的不利影响。,PCB设计 射频线,射频线应远离强干扰信号线 强干扰信号线如高速数字信号线、时钟信号线等，会严

6、重影响射频性能，应相互远离,PCB设计 电源线,电源线的宽度 电源线应足够宽，以能够承受2A左右的峰值工作电流。一般以1.62mm为宜。,PCB设计 电源线,电源线的地回路 电源线应与地线紧密相邻，以减小信号环路面积，降低干扰辐射。,PCB设计 电源线,多系统供电的情形 如同时给多个系统供电，则电源走线应采取星形连接方式,PCB设计 地线,PCB应有足够多的地线面积，以保证地线的等电位特性，减少共地干扰问题的发生。 地线应与高速数字信号线、时钟线等紧密相邻，以减小这些强干扰信号电流的回路面积，降低干扰信号的辐射。 射频线周围的地线应保持完整和连续。这样可以保证射频线特征阻抗的连续性，降低射频信

7、号的损耗。,PCB设计 地线,对于多层板，PCB上应尽量设置至少一个专门的地平面。这样可以减少干扰信号的辐射，提升产品的电磁兼容性。,系统的EMI设计,为什么要考虑EMI设计？,系统内的各种干扰将会以辐射、传导方式，经由多个途径，对模块的射频性能，尤其是辐射灵敏度性能形成不利影响。,系统的EMI设计,怎样抑制干扰 常见措施： 干扰滤波 屏蔽,系统的EMI设计,干扰滤波 常见的干扰滤波器件主要有：EMI滤波器、铁氧体磁珠、穿心电容器等 主要应用场合：I/O线缆接口（如USB、SD卡等）、BTB连接器（如LCM FPC）等,系统的EMI设计,干扰滤波设计的注意事项 EMI滤波器的滤波效果与极性及源

8、/负载阻抗有关 EMI滤波器的摆放位置 在PCB布线时，EMI滤波器输入、输出信号线之间应相互隔离，避免输入、输出信号间的串扰,系统的EMI设计,屏蔽 屏蔽分整体结构屏蔽、PCB级屏蔽及线缆屏蔽,系统的EMI设计,整体结构屏蔽 主要是指利用产品外壳或其它结构体，对PCB主板整体进行屏蔽的一种方法。,系统的EMI设计,PCB级屏蔽 PCB级屏蔽是指形如下图所示的一种屏蔽方式。,系统的EMI设计,线缆屏蔽 常见方式有：喷涂导电银浆、覆盖导电布、贴附吸波材料等,天线设计,天线设计的重要性 天线是无线通信产品中最关键的部件之一，其性能好坏严重影响着产品的成功与否。 天线设计的关键： 遵循正确的天线设计流程 选择合适的天线形式,天线设计,天线设计流程,天线设计,天线的形式 内置 外置,天线设计,适宜选择外置天线的场合 安装环境复杂 内部结构具有较多金属件 内部干扰较多，且很难抑制,天线设计,内置天线对环境的要求 天线周围空旷，无大体积金属器件出现 天线区域无金属/含金属涂层外壳 天线区域应