提升高频电路设计效率的PCB布局策略

电路设计

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种合理但难以比较的方法。如果你的运行接近于链接器的最大潜力，你就需要就

测试配置询问厂家。目前用户能得到的最好 RF IC 产品应该是 Micrel MICRF

接收器系列，包括 418～433MHz 和 900MHz 带宽的器件。用于较低频带的

163 引脚的 MICRF002 和 8 引脚的 MICRF022，以及用于较高频带（除频带

外其他一样）16 引脚的 MICRF003 和 8 引脚的 MICRF033 电路，它们所采用

的结构对每个单元无须手动调谐（图 1）。这些超外差接收器的目标是键控通／

断，或移幅键控（ASK）式的，要求的外部元器件极少，只包括 47nF 的电容器，

一只 4.7μF 电容器及一只便宜的 6～7MHz 的陶瓷谐振器。这些 IC 不要滤波器，

也不用电感器。

用于频率再高一些的产品有售价为 4.50 美元（批量 1000 只）的 MICRF003

／033，它们支持的数据速率可高达 20kbps，并由 CMOS 逻辑接口提供数据。

正常运行时，IC 由 5V 电源供电，耗电为 4mA，在关机状态时，耗电为此数值

的百分之一。用户可以把接收器设置为定期唤醒并能检查进来的信号。这种面向

循环的运行方式，使整体功耗接近于关机状态的数值。最近，德州仪器（TI）公

司推出了 TRF6900 型收发器，用于 850～950MHz 频段，以及相关的 MSP430

超低功耗、16 位 μC，用于脉冲模式运行和低功耗。相对比较复杂的 48 脚收发

器，支持 FM、FSK、键控通／断，以及 ASK 运作，并使用 2.2～3.6V 的电源

供电，能产生高达 6dBm 的输出功率。在一块 RF IC 中含有一个跳频信道、24

位的直接数字式合成器、带 11 位的 DAC，分辨率为 230Hz；有一个基准振荡

器和一个 VCO；一个接收信号强度指示器（RSSI）模块；以及一个连接 μC 的

串行接口。这种 IC 发送数据的速度可以快到 200kbps；为了降低功耗，用户

可以对这个内部电路块进行通／断选择。要使其技术发挥作用，IC 内的这些电

路块便在 500ms 内接通和断开，并且可以使待机功耗低到微安级。随着详细的

数据资料，TI 公司还提供应用说明书、基于 μC 和基于 PC 的软件、参考设计、

材料清单以及 RF 的设计布线布局文档。要完成你在设计中的 RF 部分，还需要

一个 VHF 滤波器、一个 IF 滤波器和一个晶体振荡器，外加几个电阻器、电容器

和电感器，价格在 1～5 美元之间，取决于应用的实际情况。Mitel 公司正在用

KESRX05 这类 IC 扩展其发送器和接收器系列，KESRX05 是老型号 ESRX04

PLL 控制接收器的升级产品，通过一个内部除以 64 的预定标器而锁定在某个基

准晶体振荡器上。这种工作于 260～470MHz 频段的接收器采用 ASK 调制，允

许数据速率高达 100kbps，而普通的数据速率还不到 5kbps。在 433MHz、

2kbps 数据率和 50％的占空度时，接收器的灵敏度为－160～－109dBm。

Mitel 公司还用抗干扰电路重新设计了接收器，这种电路能抑制在 433.92MHz

处相邻信道的干扰，例如那些来自附近业余无线电转发器的信号。有了这样的特

性，你就可以用一个便宜的 LC 前端滤波器代替价格昂贵的 SAW 滤波器。重新

设计后的接收器也把工作温度从前一代产品的 85℃延伸到 105℃；这种延伸对

许多实际应用是重要的筹码，因为环境温度再加上阳光直晒会使 IC 的温度升得

很高。Infineon Technologies 公司（其前身是 Siemens Components 公司）

也在把其次 400MHz 的产品，扩展成频带更高的产品。该公司针对 868～

870MHz 和 433～435MHz 两个频带提供 TDA5100ASK／FSK 发送器；对欧

洲市场提供互补式 TDA5200ASK 超外差接收器。Infineon 公司还提供面向美

国市场的 TDA5101 和 TDA5251，使用的工作频带为 3.5～345MHz。发送器

是一种以 16 引脚 TSSOPO 封装的 IC，售价为 1.50 美元（批量 50000 个），

工作电压为 2.1～4V。IC 上集成有 VCO、PLL、晶体振监器、电源稳压器和功

率放大器。你可以采用带有 μC 的发送器，而 μC 是采用与发送器件共同的钟频

晶振运作的。接收器用的是 5V 电源，也包括一个 VCO、PLL、限幅器、几个滤

波器和一个数字比较器；灵敏度为 1μC。售价 0.85 美元（批量 50,000）的 IC

采用 28 引脚的 TSSOP 封装。Motorola 公司也提供宽带 RF IC，它可与基频

信号处理器一道用于 RF 信道。该公司的 MC13146 电路从直流到 1.8GHz 的

发送器，在 1dB 压缩点可泵升 10dBm 输出。该发送器包括一个线性混频器、

VCO、双模预定标器和功率放大器。工作电压为 2.7～6.5V，消耗电流在 1.8GHz

时低于 25mA；关机模式时，可降至 66μA。相配的 MC13145 接收器有一个

低噪声放大器、两个混频器、一个 VCO、一个双模预定标器、一个中频放大器

和限幅器，一个 RSS1 电路和一个无电感 FM／FSK 调制解调器。发送器采用

24 脚的 LQFP 封装；而接收器是采用 48 脚的 LQFP 封装。Chipcon

Components AS 公司的收发器 IC 引起了们极大的注意，因为它的输出功率相

当高，因而作用距离也随之加大。用于 300～500MHz ISM 场合的 CC400 FSK

数据传输率为 9.6kbps，半双工运行时距离可达 2000 米（图 2）。输出功率范

围从－5dBm 至＋14dBm，这样你就可以按 1dB 档次编程；接收器灵敏度在

1.2kbps 和 10－3BER 时为－112dBm 。IC 以 28 引脚 SSOP 封装，工作电

压为 2.7～3.3V，接收器全天通电时的电流要求为 18mA，用于轮询方式时平

均工作电流为 180μA。

厂家也提供全套开发配置，包括 PC 可配置的无线电模块、电缆和接插件，以及

在 PC 上运行的软件。最近，RF Micro Dexices 公司推出了一对用于 902～

928MHz ISM 频带的扩频发送器和接收器 IC。RF2908 包括一个双变换接收器、

一个正交调制器、双中频放大器、滤波器、数字比较器和一个 PLL 合成器。这

种 68 脚 LQFP 封装的 IC 售价为 5.25 美元（批量 10000）。相配的 RF 2909

支持直接调制控制，用户可设置这种 24 引脚 SSOP 封装的电路的输出功率电平，

从 1mW 到 80mW，售价为 2.35 美元（批量 10000）。也有用于 900MHz 的，

Level One 公司的 LXT810 型，是 32ksps 扩频收发器，作用距离为 100 米（输

出功率为 1mW 至 100mW），不需要调谐、调整或滤波器。用这种 IC 做的完

整设计，所用分立元件不到 30 个。如果你不想用清一色的 IC 来设计，也能考

虑混合方式的话，就会发现有些厂家，如 RF Monolithics 公司提供的一些器件

也只比封装的 IC 稍大一点，但却会扫清设计障碍，使设计绝对简单化。产品系

列包括运行在 433MHz 和 916MHz 频段的发送器、接收器和收发器，而且已被

认证的不同型号可用于世界的不同地区。例如，该公司售价 15.20 美元（批量

1000）的 3V RX6000 放大器按序混合（ASH）接收器，支持的数据率可达

115.2kbps，所用结构带有一个宽动态量程算法检测器、一个数字限幅器、数

字式 AGC、用于带外抑制的两级 SAW 滤波，并能支持几乎在任何天线阻抗下

的稳定性（图 3）。在许多 RF 链路应用中，这种稳定系数是非常重要的，因为

天线在其面向和对其周围传导面的邻近度改变时，实际阻抗也会改变。ASH 接

收器的设计极大地提高了频道捕捉效应，而在 RF 场合内最强的信号就能对接收

器起主导作用并进行全面捕捉。同时，对不感兴趣的和较弱的信号，接收器就加

以忽略，而这样并不使解调 BER 的功能降低（虽然这些特性看起来像是达尔文

式（Darwinian）的，也是反映 RF 稠密律的，但却有利于建立好的链接！）。参

考文献 1 介绍了独特的 ASH 结构及其特性的很有见地的讨论，并介绍了有关生

产厂家之外的许多关键设计和应用问题。你可能不久就会看到 Philsar

Electronics 公司的一种全双工收发器 IC，工作频率为 200～928MHz。这种

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