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技术专题
射频振荡器的PCB设计
如果你不是了解射频振荡器的PCB设计人员，那么使用任何模拟振荡器似乎都是很深奥的。随着新产品继续将PCB设计推向更高的频率，越来越多的IC和PCB设计人员应该熟悉射频振荡器的组件和电路。
一旦达到GHz范围甚至更高，与射频振荡器的分立元件相比，SoC和IC成为更好的选择。我们已经编写了一些设计人员应了解的一些基本振荡器，以及一些在GHz范围内工作的PCB设计人员的重要布局技巧。
PCB设计射频振荡器
你可以使用随时可用的组件来设计许多标准振荡器电路。这些电路通常包含一个或多个FET（BJT，JFET或MESFET），无源组件，一个或多个运算放大器和/或变容二极管。要使这些电路中的任何一个运行至GHz频率，都需要使用GaAs（小于约10 GHz带宽）或GaN（大于约10 GHz带宽）有源组件。
由于多种原因，可能很难使这些由分立元件构成的振荡器在高GHz频率下运行。所涉及的问题是由于具有足够高的谐振频率的非常小的电感器和电容器的可用性，以及实际电路布局中的寄生效应。与简单地使用射频振荡器IC或晶体振荡器相比，所涉及的成本也将更大。尽管存在这些困难，但你当然可以使用分立组件构建带有COTS组件的，运行在100 MHz或几GHz的射频振荡器。
如果要设计必须在高功率下工作的定制信号链，并且没有可用的射频振荡器IC，则可以使用分立组件构建上述任何振荡器电路或VCO / VCXO / NCO电路。从分立元件构建任何这些振荡器都需要具有足够高的自谐振频率的无源器件。
特定电路的输出可能是正方形，三角形/锯齿形或指数（松弛振荡器）。将输出转换为正弦波的最简单方法是积分器，微分器，高阶RC滤波器或限幅电路。例如，许多VCO产生三角波，并通过施密特触发器电路将其转换为方波。通过使截止频率接近基波谐波的三阶（或更高阶）RC滤波器通过方波输出，可以将其转换为接近正弦波，尽管在离散COTS的GHz频率下，这变得相当困难组件。更精确的信号转换方法需要运算放大器和LC振荡电路，这超出了本文的范围。
将射频振荡器带入信号链
微波元件公司花费了大量时间来开发和完善用于射频振荡器电路的IC。这些组件往往具有非常低的相位噪声，并且通常是表面贴装组件，尤其是在PCB设计为以高频运行时。这些组件可以使用上面介绍的电路之一，也可以使用内部整数/小数PLL进行频率合成直至高频。提供的选项范围从几MHz到10's GHz。
这些射频振荡器IC也可能分别使用NCO或VCO生成MHz或GHz信号。这些IC还可用作PLL反馈回路中的基本振荡器，并用于合成更大的频率。使用此实现时要小心，因为此系统中使用的任何射频振荡器的带宽都会有限。此外，环路滤波器（基本上是低通滤波器）和相位检测器将捕获和锁定范围限制为较窄的值。你使用的振荡器应具有足够宽的带宽，使其与捕获/锁定范围重叠。
射频振荡器IC，由分立组件构建的任何射频振荡器以及信号链中的所有其他组件都应使用表面安装组件，因为当通孔与通孔组件一起使用时可能会出现某些信号完整性问题。如果使用次WiFi频率，则只要对任何通孔和剩余的组件根进行反向钻削，通孔组件可能就不会出现信号问题。然而，由于需要多个步骤来去除通孔和组件引线根，这增加了制造和组装成本。因此，最好在较高的RF频率下使用表面贴装元件。
当与任何射频振荡器一起使用时，这种边缘发射SMA连接器之类的连接器需要精确的阻抗匹配。
mmWave振荡器PCB设计
如果将毫米波频率的射频振荡器用作稳定的参考振荡器，则应避免使用任何过孔，尤其是通孔。mmWave板上通孔的问题与插入损耗和谐振有关。首先，这些结构往往很大，因此它们的几何谐振频率往往类似于射频振荡器的输出频率。通孔中的任何谐振信号将成为EMI和电容性通孔耦合的来源。
其次，可能难以将这些通孔的阻抗与互连匹配，以防止反射并确保低插入损耗。使用高度稳定的RF参考振荡器，确保信号完整性和防止失真至关重要，并且通孔的尺寸必须适当以防止插入损耗。对于经过频率调制或用于调制另一个信号的射频振荡器，需要精确地构造你的过孔，使其具有足够宽的平坦带宽。例如，在带有射频振荡器的5G调制方案（如滤波器组多载波（FBMC），通用滤波多载波（UFMC），广义频分复用（GFDM）和滤波OFDM（f-OFDM））中确保信号完整性如果通孔阻抗频谱建模不正确，则HDI板可能会很困难。
无论你是从头开始设计射频振荡器，还是需要将现有组件带入PCB。上海韬放电子提供专业的PCB设计服务，如果您有这方面的需求，请与我们联系。