射频PCB的滤波设计

一、电源和控制线的滤波

随着电子技术的飞速发展，电子设备的工作频率不断攀升。以往那些不会对设备造成干扰的噪声和尖脉冲，如今已可能对设备的正常运行构成严重威胁。电源线和控制线作为电磁干扰出入电路的主要通道，其滤波设计至关重要。一方面，外界干扰可通过电源线或控制线传入电路，破坏电路的正常工作状态；另一方面，电路自身产生的干扰也会经由这些线路传导至外部电路，对其他设备造成不良影响。为有效解决这些问题，可采取以下滤波措施：

• 使用 EMI 吸收元件：可选用 EMI 吸收磁珠 / 环、连接器用的 EMI 磁片以及表面贴装（SMT）EMI 元件。这类元件能够有效抑制信号线和电源线上的噪声与尖锋干扰，同时具备吸收静电脉冲的能力。它们仅允许直流或低频（一般为几 KHz）信号通过，对较高频率的干扰信号具有显著的衰减作用，有助于电子设备满足电磁兼容和静电放电的相关国内、国际标准。
• 采用穿芯电容进行滤波和隔离：在机箱或箱内单元隔板的入出线上进行 EMI 滤波和射频隔离时，可采用螺纹固定方式的穿芯电容，以此提升滤波和隔离效果。
• 安装突波吸收器：为抵御雷击和浪涌的危害，可安装突波吸收器。该器件响应速度快，当脉冲电流超出其承受能力时会自动断开，即元件损坏时呈开路状态，从而保护电路免受过大电流冲击。
• 组合并联滤波电容：在射频 PCB 的直流电源入口处，通常并联三个滤波电容，且这三个电容的容量相差 100 倍，例如 10μF、0.1μF、100pF。它们可分别利用各自的优势，滤除电源线上的低、中、高频干扰。
• 合理为小信号级联放大器供电及滤波：若使用同一组电源为小信号级联放大器馈电，建议从末级开始依次向前级供电。每一级的电源滤波至少配备两个电容，即 0.1μF 和 100pF。当信号频率高于 1GHz 时，需额外增加 10pF 滤波电容。由于 10pF 的滤波电容具有较高的自谐振频率，应将其安装在最靠近电源脚的位置。
• 注重退耦与电源布线隔离：在电路设计中，应重视退耦和滤波环节，防止不同单元通过电源线产生相互干扰。在电源布线时，电源线之间应保持相互隔离。
• 优化功放模块电源滤波：功放模块的电源滤波电容至少需要三个元件，即 10μF、0.1μF、100pF。这些电容务必靠近相关管脚安装，其中高频小容量的 100pF 电容应最靠近管脚。当信号频率高于 1GHz 时，同样需要增加 10pF 滤波电容。
  

二、频率合成器数据线、时钟线、使能线的滤波

在射频 PCB 中，频率合成器的数据线、时钟线、使能线是关键信号线。这些线路的走线设计，除了要遵循数字 PCB 设计规则外，还需特别注意以下几点：

• 加强隔离措施：务必保证数据、时钟、使能线上不存在其他干扰信号。从屏蔽腔外部接入 PCB 的数据、时钟、使能线，应经过安装在屏蔽壁上的穿芯电容。此外，在数据、时钟、使能线上添加 RC 低通滤波器也是一种简单有效的方法，但需确保电阻和电容的值符合正确的编程时序要求。
• 避免在特定器件底部走线：数据、时钟、使能线不应在数字频率合成器芯片、晶体、晶体振荡器、变压器、光耦、电源模块等器件底部的表面层走线，以防受到这些器件的干扰。
• 防止与模拟信号线交叉：数据、时钟、使能线应避免与同一层或相邻层的模拟信号线交叉走线，减少信号之间的串扰，确保信号传输的稳定性和准确性。