功放屏蔽壳的接地问题

2023-11-22 12:50
文章标签 问题 屏蔽 接地 功放

本文主要是介绍功放屏蔽壳的接地问题,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

  射频小信号放大器、功率放大器常常会用到屏蔽盒,如何设计、选择合适的屏蔽盒呢?板厚、接地、连接头的频率特性?本文对这些问题做简要探讨。

目录

  • 经典屏蔽盒
    • 问题1:接地问题
      • 解决办法
    • 问题2:连接头
    • 问题3:板厚

经典屏蔽盒

  常规的射频屏蔽盒是采用法兰盘的形式,图1为我们设计的另一款屏蔽盒GFShiled01,用于6GHz以下的电路:
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图1:常见的射频功放屏蔽壳(型号:GFShield01)

  这样的屏蔽壳是标准的屏蔽壳,密封性也好。但是缺点也是存在的。

问题1:接地问题

要了解射频接地的问题,我们看一下图2:
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图2:屏蔽壳的接地

  图2是一个标准的射频电路板,四层铜,三层介质,黄色的方块代表射频器件。顶层铜用来走射频微带线;第二层全部铺地;第三层通常是电源,也可以用来走一些控制线路;第四层也是一样,铺地或者走其他的线路。

  射频信号的接地是非常重要的,信号源(即上一级射频电路)通过SMA头连接到本级放大器,这时地是在屏蔽壳上,而我们放大器的参考地是在第二层铜上,那么第二层铜和机壳的距离就是通过过孔连接的。从图2可以看出,这样的接地路径是非常长的,其阻抗会对性能产生很大影响,特别是对于较高的射频频率,过孔容易呈现电感性,这时第二层铜的参考地就变成浮地了。

解决办法

  解决办法1:使用很薄的电路板,比如使用罗杰斯Rogers的双面板,厚度可以选择,比如0.254mm,还有更薄的选型。罗杰斯常规板厚参见博文《罗杰斯Rogers4003,Rogers4350B标准厚度》https://blog.csdn.net/mzldxf/article/details/115037165

  但是很多产品的成本是有把控要求的,能用FR4满足要求的就尽量使用FR4,而且除了射频走线外,还有很多模拟电路或者简单的数字电路,比如电源管理电路,这些电路的走线常常需要多层板,这样一来就会增加板子的厚度,刚刚所说的罗杰斯的双面板就不够了,因为底层铜一定是全铺地的。

  解决办法2:是打很多很多的过孔,另外要用螺丝或导电的焊剂将底层铜和屏蔽壳紧紧相连,任何接触不良都会导致“地”的不标准。

  解决办法3:如果使用GFShield02这款屏蔽盒,好处就是其地回路非常短,在PCB板的第二层就完美接地了,因为SMA头的地深入到腔体内,和电路板的地直接相连,地回路如图3所示:

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图3:GFShield03屏蔽壳的接地回路

问题2:连接头

  很多市场上标注的连接头都是能到12.5 GHz或者18 GHz的,但是由于测试条件的变化,有时候一上电路板就不是那么回事了,很多在6 GHz就开始出现问题了,如图4所示:
在这里插入图片描述

图4:SMA连接头反射测试

  如图4所示,有些连接头(红色曲线),只能工作到6GHz以内,6GHz附近出现了多模效应,反射也逐渐变大,而GFSMA03在10GHz处依然小于-10dB,实测在15GHz以内都小于-10dB。

问题3:板厚

  很多屏蔽盒都是订制的,因此不同客户订制的尺寸也不一样,特别是板子的厚度,就是SMA的信号芯距离屏蔽盒腔体底部的距离,由于涉及到电路板的厚度是个非常关键的参数,在琳琅满目的屏蔽盒中,大小尺寸和厚度都合适的屏蔽盒却不那么好找。

  我们设计这款屏蔽盒,对应1.6mm的板厚,是标准板厚,另外开了4个连接头的孔,可供大家选择,不使用的用胶封住即可,可以多功能使用,即可以用作放大器,也可以用作功分器,混频器。建议配合选购GFSMA03一起使用。

期待您的合作,感谢支持~

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原文地址:https://blog.csdn.net/mzldxf/article/details/114715602
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