RF ķēdes ir ārkārtīgi jutīgas pret barošanas avotu, jo kodols ir milzīgais kontrasts starp to darbības signālu lielumu un strāvas padeves troksni, un troksnis ir viegli modulējams tieši uz RF nesēju; Lai novērstu strāvas troksni, ir jāizveido pilnīga izolācijas un slāpēšanas sistēma no vairākām dimensijām, tostarp ierīces izvēle, PCB izkārtojums un arhitektūras dizains.
1. Galvenais iemesls, kāpēc RF ķēdes ir jutīgas pret strāvas padevi
Signāla līmenim ir ievērojams kontrasts
RF uztveršanas saites noderīgais signāls parasti ir tik zems kā μ V līmenis, savukārt slēdža traucējumi un pulsācijas troksnis uz digitālo ķēžu barošanas sliedes var viegli sasniegt mV līmeni ar amplitūdas starpību starp abiem vairāk nekā 120 dB. Neliels jaudas troksnis ir pietiekami, lai pilnībā pārvarētu vājus RF signālus.
Barošanas avota noraidīšanas koeficienta (PSRR) augstfrekvences kļūme
Parasto jaudas mikroshēmu PSRR labi darbojas tikai zemo frekvenču diapazonā, un pēc 10MHz pārsniegšanas vājināšanās spēja strauji samazinās. 2,4 GHz frekvenču joslā vairumam parasto LDO PSRR ir mazāks par 20 dB, tāpēc augstfrekvences trokšņu slāpēšana ir gandrīz neiespējama. 1 mV pulsācija uz barošanas tapas tieši ģenerēs 100 μV līmeņa izkliedētus signālus RF izejas terminālī.
RF nesēja tieša modulācija ar troksni
Barošanas avota platjoslas troksnis un slēdžu harmonikas tieši savienosies ar RF ceļu caur barošanas avota tapām, sajaucas ar nesējviļņu un tieši pasliktinās fāzes troksni, EVM (kļūdu vektora amplitūdu) un uztveršanas jutību. Ir izmērīts, ka tad, kad strāvas padeves troksnis pārsniedz -50dBc, PA EVM veiktspēja samazināsies par vairāk nekā 15%.
Parazītu parametru pastiprināšanas traucējumi
RF frekvenču joslā 1 mm gara zemējuma vada ekvivalentā induktivitāte ir aptuveni 1 nH, un 10 mm zemējuma vada induktivitāte var sasniegt 27 Ω. Zemes atsitiena troksnis un parazitārā induktivitāte vēl vairāk pastiprinās strāvas padeves trokšņa traucējumu efektu, sabojājot paredzamo RF ķēdes darbības punktu.
2. Pilna procesa likvidēšanas shēma RF plates jaudas trokšņiem
Jaudas mikroshēmu slāņu atlase un izolācija
Kad priekšējā līdzstrāvas/līdzstrāvas sprieguma pārveidošana ir pabeigta, aizmugures daļai ir jābūt aprīkotai ar augstas PSRR RF specializētu LDO, lai nodrošinātu strāvu visjutīgākajiem moduļiem, piemēram, VCO un PLL. LDO ir nepieciešams PSRR, kas nav mazāks par 50 dB 2,4 GHz frekvenču joslā, piemēram, tādiem modeļiem kā ADP7158 un TPS7A91.
Ir aizliegts tieši piegādāt strāvu RF mazo signālu shēmām ar DC/DC, jo slēdža malā ģenerētās platjoslas harmonikas tieši aptvers frekvenču diapazonu no simtiem MHz līdz GHz, veidojot grūti izfiltrējamus trokšņu kopas.
Daudzlīmeņu atsaistes kondensatora precīzs izkārtojums
Tiek pieņemta kombinācija "lielas ietilpības enerģijas uzglabāšanas kondensators + vidējas kapacitātes filtrēšanas kondensators + augstfrekvences mazs kondensators": 10 μF X7R kondensators tiek novietots pie strāvas ieejas, un 100 nF un 10 pF augstfrekvences NPO/MLCC kondensatori ir savienoti ar mikroshēmu 1 mm barošanas bloku. trokšņu slāpēšanas frekvenču joslas no līdzstrāvas līdz desmitiem GHz.
Stingri ievērojiet īsākās ķēdes principu: attālums starp kondensatora zemējuma tapu un mikroshēmas zemējumu ir mazāks par λ/20 (apmēram 2,5 mm pie 2,4 GHz), izvairoties no parazitāras induktivitātes ieviešanas ar gariem vadiem, lai kompensētu kondensatora augstfrekvences filtrēšanas efektu.
Mērķtiecīgs magnētisko lodīšu/induktoru droseļvārsts
Digitālā barošanas avota un galvenā barošanas avota atzarojuma ceļā, kas nonāk radiofrekvenču domēnā, tiek izvēlētas magnētiskās lodītes ar pietiekami augstu pretestību mērķa trokšņa frekvences punktā un līdzstrāvas pretestību, kas mazāka par 0,5 Ω. Piemēram, 2,4 GHz scenārijā tiek atlasīti modeļi ar 2,4 GHz pretestību, kas ir lielāka vai vienāda ar 500 Ω, lai panāktu strāvas trokšņa izolāciju starp digitālo domēnu un radiofrekvenču domēnu.
Augstas strāvas PA barošanas avota ceļā kā droseli tiek izvēlēts augstfrekvences tinuma induktors 3-5nH, un ap to ir rezervēts aizliegts sadales laukums, kas lielāks par 1 mm, lai izvairītos no parazitāras kapacitātes un samazinātu filtrēšanas efektu.
PCB kraušanas un jaudas nodalījumu projektēšana
Ieteicams izmantot 4 slāņu vai augstāku "signāla slāņa pilnīgas zemes plaknes jaudas slāņa signāla slāņa" kopu ar pilnu otrā slāņa iezemējuma plakni, kas nodrošina zemas pretestības atdevi RF vadiem, vienlaikus izolējot parazitāro savienojumu starp barošanas slāni un RF signāla slāni.
Zvaigznes formas barošanas avota arhitektūras pieņemšana: pēc tam, kad galvenā barošanas avota ieeja ir vienmērīgi filtrēta, tā nodrošina strāvu LNA, PA un VCO caur neatkarīgiem magnētisko lodīšu zariem. Analogais barošanas avots, digitālais barošanas avots un RF barošanas avots ir pilnībā atdalīti, un dažādiem barošanas avota slāņiem ir aizliegts telpā pārklāties, lai izvairītos no parazitāras kapacitātes šķērsrunas.
Pārbaudīta slēgtā cikla verifikācijas optimizācija
Skenējiet trokšņu punktus pozicionēšanas panelī ar tuva lauka zondi un izmantojiet spektra analizatoru, lai tieši izmērītu RF mikroshēmas barošanas tapu trokšņu spektru. Pārmērīgas frekvences punktiem pievienojiet īpašus filtrēšanas kondensatorus attiecīgajās 1/4 viļņa garuma maršrutēšanas pozīcijās, lai panāktu precīzu trokšņa samazināšanu.