【導讀】微波射頻電路在實際運行過程中，受自身電路設計和外界電磁環境的影響，會產生相應的雜波干擾信號，影響整個射頻電路穩定、可靠運行。雜波干擾信號特點各有不同，影響也存在差異化，從而導致相關的抗干擾工作較為復雜。為了有效解決這一問題，應加強微波射頻電路雜波干擾問題技術分析，并針對性提出相應的改進措施，提高微波射頻電路抗雜波干擾能力。
（射頻百花潭配圖）
本文在解決微波射頻電路抗干擾的技術問題決時，注重提高電路自身抗外部干擾的能力，通過電路內部設計優化，降低電路內部的干擾，從而實現微波射頻電路的高抗雜波干擾能力。
1 微波射頻電路雜波干擾技術問題分析
（1）電磁環境復雜。在應用過程中，微波射頻電路所處的電磁環境較為復雜、空間干擾源較多，使得微波射頻電路容易受到空間雜波信號的干擾，從而影響整個電路的指標和正常運行。
（2）微波電路體積小導致電路復雜。隨著相控陣技術、多通道射頻TR前端的發展，對微波射頻前端電路的體積要求越來越小，從而導致微波內部電路的復雜度提高，具體表現為設備、線路以及元器件之間的距離較近，存在交叉布置的問題，容易產生干擾。
（3）數模混合布板帶來干擾。隨著微波射頻電路集成度的提高，數模混合布板越來越常見，數字地和模擬地的分割、數字信號和模擬信號的交叉、數字電源和模擬電源的干擾等，會給模擬電路帶來干擾，影響電路質量和指標。
2 微波射頻電路雜波干擾技術改進
2.1 針對空間電磁環境復雜的改進技術
為了有效解決微波射頻電路電磁環境復雜的問題，可以從RF布局實施改進，具體包括物理分區和電氣分區設計。
（1）物理分區設計。在實施物理分區方面：主要包括元器件布局、元器件朝向設置、金屬屏蔽功能設置等內容。主要設計思想：相同功能電路布局到一塊，與其它功能電路進行分區和空間隔離，干擾源獨立布置且獨立分腔設計或加屏蔽罩，實現電路與干擾源的隔離，避免產生干擾。
（2）電氣分區設計。電氣分區設計方面：具體包括電源分配、RF走線、敏感電路和信號以及接地分區。其中，與印地板具有連接關系的電源，必須進行去耦處理，然后通過開關和穩壓器實施分配。在PCB布線線寬選擇時，電源線直徑應盡量較粗。高頻率放大器電源可以單獨設置電流線，盡量增加寬度，避免發生傳輸降壓問題。放大器、緩沖器、濾波器等設置時，RF輸出端應與RF輸入端保持較大距離，避免其發生自激振蕩，從而造成強烈干擾。
2.2 針對電路體積小和復雜性高的電路改進設計
在實踐中，針對微波射頻電路體積較小，復雜性較高，從而導致電磁干擾的問題，技術改進的關鍵在于接收電路部分的優化設計，從而提升電路的接收性能和電磁兼容性、減少整個電路板的成本和尺寸，節約空間。除此以外，還要進行接地設計，消除敏感信號的強烈干擾。詳細設計如下。
（1）通過分塊處理優化電路結構。針對微波射頻電路體積較小、復雜性較高的問題，應進行電路結構優化設計，做到布局合理，距離適宜。采取電路分塊處理時，主要包括加高頻放大電路、混頻電路以及調節電路等內容。最大限度的將強電信號和弱電信號分開設置，將數字信號電路和模擬信號電路分開設計。對于能夠完成同一功能的電路，應盡量設置在一定范圍之內，縮小信號環路面積，節約電路空間。對于各部分電路的濾波網絡，采取就近連接的模式，減少輻射，降低被干擾的幾率，提高電路抗干擾能力。
（2）合理進行構件距離設置。微波射頻電路內部的元器件、線路、設備等之間的距離是否合理，將會直接影響電路的抗干擾能力。通常情況下，距離越大，干擾信號越弱，距離越小，干擾信號越強。但由于電路體積有限，距離不適宜過大。下面以混頻管之間的距離設計為例，詳細說明。
在微波射頻電路的接收電路設計中，每一組電路中的兩個混頻二極管之間距離是否科學合理，皆會影響實際的信號接收效果。為了解決這一問題，可以優化設計回波信號和本振信號產生的等值相移的距離。根據實踐研究，相移距離可以對混頻發生之后兩個調制信號共模和差模成分產生影響，從而影響差分放大器效率，影響整個電路。為了使濾波器輸出調制信號的效率最大化，必須增加差模信號幅度，即
最大化，具體可以轉化為求解下述公式最大值。
在一個確定的電路之中，x和y則屬于正負號相同的常數，函數主要受到相移距離φ影響，圖片能夠取值最大化的條件如下：
所以，φ的最優解為π/2，AB兩點對應的相移距離的最優數值為λg/4。
（3）接地設計。通過電路接地設計，能夠抑制電磁噪聲、控制電磁干擾，盡量降低接地電阻阻抗，保證阻抗信號回流路徑最小。對于RF電路板，適宜采用多點串聯接地的模式，并對每個地線系統分開鋪設，使其與高頻系統之間保持一定距離。地線選擇的原則為短、直、粗。例如，某電路為雙面板且無地線層，在進行接地線寬度設置時，應不低于1.5mm。地線布置如圖1所示。
圖1 地線的直尺結構與非直尺結構
2.3 數模混合布板下的地分割和濾波處理改進設計
（1）RF布線設計。布線設計工作開展，主要考慮走線寬度、線間距和走線阻抗的問題，通過布線設計解決地分割問題。RF走線具有短、直、粗的特點，應根據需要設置線寬度，且寬度應體現一致性，初始阻抗合理分配。RF走線應盡量位于表層，拐角位置角度以45度為宜。
（2）并行濾波器法。這一方法在實際應用過程中，主要是在雜波出現概率較大的頻段之內，設置一組凹口位置具有差異性的雜波抑制濾波器，每個濾波器均可以對輸入信號實施濾波處理，并對輸出端每個濾波器輸出的雜波剩余情況進行判定，選取剩余雜波最小的作為雜波抑制之后的輸出。
在設計時，信號抗干擾濾波器應滿足以下要求：其一，截止頻率范圍較寬，在幾百KHz到幾百MHz之間。其二，濾波器的源阻抗與負載阻抗能夠與連接電路的阻抗相協調。其三，應盡量保證濾波器的Q值較小。基于上述原則，設置抗干擾濾波器電路如下所示：
圖2 抗干擾濾波器電路
（3）屏蔽設計。當前使用的屏蔽結構主要分為屏蔽格、屏蔽盒、雙層屏蔽、敷銅箔絕緣板屏蔽結構四種類型。屏蔽電路布線應遵循以下原則：其一，對于進入金屬屏蔽罩的數字信號線，應位于內層，信號層位于接地層之上，中間沒有其他層結構；其二，RF信號線通過屏蔽罩缺口時，應在缺口周圍大量布地，通過打過孔將不同層上的地連接在一起。
金屬屏蔽罩接地設計如果未滿足相關要求，將會影響屏蔽功能發揮。對于雙層屏蔽罩接地位置設置，應考慮其對電流的影響情況，將信號電路輸出端與內屏蔽罩連接在一起。梁屏蔽罩間連接、外屏蔽罩接地位置選在為信號電路輸出端。
3 結論
綜上說述，微波射頻電路雜波干擾技術，存在電磁環境復雜、體積小、構成復雜、數模板混合等問題，從而產生較大的干擾，不利于電路系統運行。可以合理進行物理分區和電氣分區設計，改善其電磁環境，合理設置電路結構，改進混頻管距離，節約空間，并設置接地，降低干擾。除此以外，還可以通過合理布線，優化濾波器設計等進行雜波處理，設置金屬屏蔽裝置，解決線模板混合設置的干擾問題。保證電路優質高效運行。
作者：孫建華，滕新友，牟光紅，李亮
來源：電子元器件與信息技術
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