Els circuits de RF són extremadament sensibles a l'alimentació, el nucli és l'enorme contrast entre la magnitud dels seus senyals de funcionament i el soroll de la font d'alimentació, i el soroll es modula fàcilment directament al portador de RF; L'eliminació del soroll elèctric requereix la formació d'un sistema complet d'aïllament i supressió a partir de múltiples dimensions, inclosa la selecció de dispositius, la disposició de PCB i el disseny d'arquitectura.
1. La raó principal per la qual els circuits de RF són sensibles a l'alimentació
El nivell del senyal té un contrast significatiu
El senyal útil de l'enllaç de recepció de RF sol ser tan baix com el nivell de μ V, mentre que els errors de l'interruptor i el soroll ondulat al carril d'alimentació dels circuits digitals poden arribar fàcilment al nivell mV, amb una diferència d'amplitud de més de 120 dB entre els dos. Un petit soroll de potència és suficient per aclaparar completament els senyals de RF febles.
Falla d'alta freqüència de la relació de rebuig de la font d'alimentació (PSRR).
El PSRR dels xips de potència convencionals només funciona bé en el rang de baixa freqüència, amb una ràpida caiguda de la capacitat d'atenuació després de superar els 10 MHz. A la banda de freqüència de 2,4 GHz, el PSRR de la majoria dels LDO normals és inferior a 20 dB, cosa que fa gairebé impossible suprimir el soroll d'alta freqüència. La ondulació d'1 mV al pin d'alimentació generarà directament senyals dispersos de nivell de 100 μ V al terminal de sortida de RF.
Modulació directa de la portadora de RF per soroll
El soroll de banda ampla i els harmònics de commutació de la font d'alimentació s'acoblaran directament al camí de RF a través dels pins de la font d'alimentació, es barrejaran amb l'ona portadora i deterioraran directament el soroll de fase, l'EVM (amplitud del vector d'error) i la sensibilitat de recepció. S'ha mesurat que quan el soroll de la font d'alimentació supera els -50 dBc, el rendiment EVM de PA disminuirà en més d'un 15%.
Interferència d'amplificació de paràmetres paràsits
A la banda de freqüència de RF, la inductància equivalent d'un cable de terra d'1 mm de llarg és d'aproximadament 1 nH, i la inductància d'un cable de terra de 10 mm pot arribar als 27 Ω. El soroll de rebot de terra i la inductància paràsit amplificaran encara més l'efecte d'interferència del soroll de la font d'alimentació, danyant el punt de funcionament esperat del circuit de RF.
2. Esquema complet d'eliminació del procés per al soroll de potència de la placa RF
Selecció en capes i aïllament de xips de potència
Un cop completada la conversió de tensió del front-end DC/DC, el back-end ha d'estar equipat amb un LDO dedicat a PSRR RF elevat per subministrar energia als mòduls més sensibles com VCO i PLL. L'LDO requereix un PSRR de no menys de 50 dB a la banda de freqüència de 2,4 GHz, com ara models com ADP7158 i TPS7A91.
Està prohibit subministrar directament energia als circuits de senyal de RF petits amb DC/DC, ja que els harmònics de banda ampla generats a la vora del commutador cobriran directament el rang de freqüències de centenars de MHz a GHz, formant grups de soroll difícils de filtrar.
Disseny precís del condensador de desacoblament multinivell
S'adopta la combinació de "condensador d'emmagatzematge d'energia de gran capacitat + condensador de filtrat de capacitat mitjana + condensador petit d'alta freqüència": es col·loca un condensador X7R de 10 μ F a l'entrada d'alimentació i els condensadors NPO / MLCC d'alta freqüència de 100nF i 10pF es munten seqüencialment dins de 1 mm de la supressió de la banda de soroll de la freqüència del xip de la cobertura de la banda de soroll. GHz.
Seguiu estrictament el principi del circuit més curt: la distància entre el pin de posada a terra del condensador i la terra del xip és inferior a λ/20 (uns 2,5 mm a 2,4 GHz), evitant la introducció d'inductància paràsit per cables llargs per compensar l'efecte de filtrat d'alta freqüència del condensador.
Asfixia dirigida de perles/inductors magnètics
A la ruta de la branca de la font d'alimentació digital i la font d'alimentació principal que entra al domini de la radiofreqüència, es seleccionen perles magnètiques amb una impedància prou alta al punt de freqüència del soroll objectiu i una resistència de corrent continu inferior a 0,5 Ω. Per exemple, en l'escenari de 2,4 GHz, es seleccionen models amb una impedància de 2,4 GHz superior o igual a 500 Ω per aconseguir l'aïllament del soroll de potència entre el domini digital i el domini de radiofreqüència.
A la ruta d'alimentació PA d'alta intensitat, es selecciona un inductor de bobinat d'alta freqüència de 3-5 nH com a estrangulador i es reserva una àrea de distribució prohibida de més d'1 mm al seu voltant per evitar la capacitat parasitària i reduir l'efecte de filtratge.
Disseny d'apilament de PCB i partició de potència
Es recomana utilitzar una pila de 4 capes o superior de "capa de senyal completa del pla de terra capa de senyal de la capa de potència", amb un pla de terra de segona capa completa que proporcioni un retorn de baixa impedància per al cablejat de RF mentre aïlla l'acoblament paràsit entre la capa de potència i la capa de senyal de RF.
Adopció d'una arquitectura de font d'alimentació en forma d'estrella: després de filtrar uniformement l'entrada de la font d'alimentació principal, subministra energia a LNA, PA i VCO a través de branques magnètiques independents. La font d'alimentació analògica, la font d'alimentació digital i la font d'alimentació de RF estan completament separades, i es prohibeix que les diferents capes d'alimentació se superposin a l'espai per evitar la diafonia de capacitat paràsit.
Optimització de verificació de bucle tancat provada
Escanegeu els punts de soroll del tauler de posicionament amb una sonda de camp proper i utilitzeu un analitzador d'espectre per mesurar directament l'espectre de soroll dels pins d'alimentació del xip de RF. Per als punts de freqüència excessiva, afegiu condensadors de filtratge dedicats a les posicions d'encaminament de 1/4 de longitud d'ona corresponents per aconseguir una reducció precisa del soroll.