隨著無線技術(shù)發(fā)展，低功耗Sub-1GHz頻段應(yīng)用越來越多，例如智能家居、工業(yè)控制、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無線遙控、遙測(cè)設(shè)備等。與普通低頻電路不同，這些應(yīng)用中的RF高頻電路存在復(fù)雜的雜散電容和雜散電感，對(duì)系統(tǒng)性能影響非常很大。

RF電路基本上是由無源元件、有源器件和無源網(wǎng)絡(luò)組成的，任何一個(gè)元器件都有其工作的特定頻段，超過這個(gè)工作頻段特性也會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致系統(tǒng)性能惡化。同時(shí)，RF電路還存在雜散電容和雜散電感，以及趨膚效應(yīng)、電磁輻射效應(yīng)等，需要在元器件選型和PCB布線方面特別注意。

圖1. HW3182 EVB原理圖

以下東軟載波HW3182低功耗Sub-1GHz無線SoC芯片為例，介紹RF電路中的元器件選型和PCB布線技巧。

晶振選型

HW3182是高集成度低功耗無線SoC芯片，工作于Sub-1GHz射頻段，外圍電路比較簡(jiǎn)單，但RF特征特別明顯，例如晶體振蕩電路。

圖2. 外圍元件的BOM

HW3182的晶體振蕩電路支持20MHz、26MHz無源晶體，C14、C15是晶體負(fù)載電容，具體參數(shù)的選擇將影響晶體振蕩頻率。

由于晶體精度越高，無線設(shè)備之間載波頻偏將越小，遠(yuǎn)距離通信成功率將顯著提高。因此遠(yuǎn)距離應(yīng)用請(qǐng)盡量選用高精度無源晶體。根據(jù)應(yīng)用需求的不同，HW3182外接晶振推薦選擇頻率穩(wěn)定度≥±10ppm的晶振。

這樣，符合上述標(biāo)準(zhǔn)的就只有熱敏晶振了，具體可參考廠家的晶體規(guī)格書來選擇。

射頻網(wǎng)絡(luò)

HW3182芯片片上集成RF收發(fā)器和32位MCU，外圍電路較簡(jiǎn)單，只需少量的外圍被動(dòng)器件即可構(gòu)成完整的Sub-1GHz無線收發(fā)系統(tǒng)。除了上述晶體振蕩電路，還有TX/RX匹配網(wǎng)絡(luò)、低通濾波器和電源濾波電路。

這里的射頻網(wǎng)絡(luò)包括阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(Matching Network)和低通濾波器(Low Pass Filter)兩部分。

圖3. 不同頻率下的射頻元件BOM

低通濾波器是發(fā)射(TX)和接收(RX)共用，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)則分成TX和RX兩部分。對(duì)于Direct Tie結(jié)構(gòu)，TX和RX阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)直接通過C6電容連接。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)射頻收發(fā)器芯片內(nèi)部阻抗到外圍50歐姆阻抗的變換。低通濾波器采用LC低通濾波電路，用于濾除有用信號(hào)以外的高頻干擾雜波。

射頻網(wǎng)絡(luò)的元件選型對(duì)通信將產(chǎn)生很大影響，推薦選用高頻器件。需要注意的是，不同收發(fā)頻率下的射頻網(wǎng)絡(luò)元件的取值是不同的。隨著頻率上升，元件參數(shù)的取值要變小，具體參考圖3。

該系統(tǒng)的PCB設(shè)計(jì)采用低成本雙面板即可滿足要求，但要將所有元器件均布局在雙面板正面，背面盡量提供完整的參考地平面。當(dāng)然，成本允許的話，也可采用多面板以提高系統(tǒng)的RF表現(xiàn)。

審核編輯：湯梓紅