本文要点

图中的 SMA 连接器与射频天线之间具有同轴连接。

如今，很难想象有哪种消费电子产品不包含天线，甚至连车库门开启器也可以通过蓝牙或WiFi与手机相连。 每当有新的射频天线添加到 PCB 版图中，都会给射频设计师带来新的难题，特别是当前的设计又开始重视起模拟设计技能。 随着诸多射频功能被添加到新的PCB上，设计师该如何确保系统中的信号不被破坏，并保持信号完整性呢？

一些简单的设计选择可以确保射频信号不被附近的数字器件所削弱，同时也将有助于防止多个模拟信号之间发生相互干扰。 虽然在设计混合信号或全射频系统时，需要考虑很多射频设计方面的问题，但天线设计和版图可能是最重要的两个方面。 下面我们了解一下 PCB 版图中的射频天线设计以及如何确保模拟信号完整性。

射频天线设计基础知识

在设计定制天线或选择 COTS 天线用于射频 PCB 时，需要遵循几个基本要点。 所有射频天线都有一些特殊的特性，在设计阶段应予以考虑。 每根天线都需要具备以下组件：

许多标准的天线设计已经得到充分研究。 我们可以在网上找到许多参考设计，然后可以将其复制到自己的PCB版图中。 我们还可以在微波工程教科书中找到许多标准天线结构的设计公式。 最后，如果想使用COTS射频天线，可以在市场上找到许多价格低廉的设计。 无论选择使用哪种射频天线，都需要在版图中仔细放置，以防止电路板各个部位之间发生干扰。

射频天线版图技巧

设计好天线之后，需要判断应该把它放在 PCB 上的什么位置。 射频设计师可从混合信号设计师那里获得一些技巧 （大多数射频电路板实际上是混合信号电路板），以防止射频前端、后端和数字部分之间出现干扰。

在PCB的实际设计中，大多数设计目标都是相互竞争的，但有两个要点需要遵循，这将有助于平衡这些设计目标。

在PCB版图中让电路模块彼此分开

这是一个基本的混合信号PCB设计要点，也同样适用于射频天线的版图。 需要将天线部分放置在电路板上，并与其他电路模块分开。 一般来说，最好是将天线部分放在靠近电路板边缘的位置，并远离其他模拟组件。 这样可以将强辐射限制在电路板上的一个位置，并确保各个部分之间的干扰最小。

PCB 上的网格化系统版图

网格化的挑战在于确保不同部分的回流路径不会相互干扰，否则将导致噪声耦合和串扰。 使用整合在先进PCB设计工具中的场求解器，将有助于在创建版图时发现回流路径的偏差。 对于高频设计，要采用连续的接地平面结构，以确保一致的回流路径。

隔离天线部分

现代手机和高速数据网络设备采用了创造性的隔离结构，这已成为射频隔离技术的黄金标准。 很简单，隔离就是在电路板上的射频敏感元件周围放置一些屏蔽物，以阻止发射器和接收器之间的电波传播。 下面的表格中介绍了可以用于射频天线部分的一些结构，以隔离组件、馈线和天线，或隔离外部噪音源。

隔离结构通常放置在射频元件之间，以阻止它们之间的噪声耦合和功率交换。 确定使用哪种隔离结构来确保射频天线信号的完整性，是一个复杂的设计问题，业界对此已经进行了深入的研究。 如果我们不是椭圆积分方面的专家，就需要依靠电磁 （EM） 场求解器来确定这些结构如何影响馈线 / 射频天线的阻抗，以及这些结构提供的隔离水平。

如果使用电磁场求解器，就可以使用近场和远场模拟来确定PCB版图中出现强辐射的区域。 一旦确定了这些区域以及发射的频率，将有助于确定应该使用哪种类型的隔离策略。 最好是直接使用频域 （FDFD 方法），而不是使用傅立叶 （Fourier） 变换来转换 FDTD 结果。

射频天线设计和版图创建需要格外注意细节，因此多加谨慎是有意义的，从而确保射频设计的隔离和信号完整性。

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