基于SIM900模块的射频系统集成.ppt

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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 Pole、IFA等 优点：

2、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位号规格描述型号供应商FB10805，220ohm+/-25%100MHz，DC 50mOhm,2AFBMH2012HM221-TTAIYO YUDENC13528，100uF+/-20%，6.3V，TantalumTLJT107M006R0800AVXC20402，47pF+/-5%，50V，C0GGRM1555C1H470JA01DMurataC30402，22pF+/-5%，50V，C0GGRM1555C1H220JA01DMurata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

3、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

4、 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/

5、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

6、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

7、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

8、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/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

9、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避开手持区域；天线安放位置应避开强干扰源，或对干扰源做很好的抑制天线设计内置天线对环境要求示意图天线设计天线性能的衡量指标无源性能 VSWR、Gain、效率、方向图有源性能 TRP、TIS天线设计无源性能判定标准天线无源性能目标推荐方向图准全向增益-3dBi（Avg）输入阻抗50 ohm效率 50%驻波比 2天线设计有源性能判定标准 天线有源性能 频段TRPTISGSM850 29 dBm-102 dBmEGSM900 29 dBm-102 dBmDCS1800 26 dBm-102 dBmPCS1900 26 dBm-102 dBm谢谢！