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射频模块天线端的ESD该怎么规划?

硬件工程师在设计产品时,ESD抗扰度是一个重要的考虑指标。静电对于大部分电子产品来说都存在危害,射频模块对静电更加敏感。那么针对射频模块类产品,ESD抗扰度应当如何考虑和设计呢?关于ESD抗扰度等

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图 1

关于ESD抗扰度等级的完成办法,首要有外壳规划、硬件规划及PCB布局、元器材选型、软件修正等。其间在硬件规划方面,一个重要的办法是在输入或输出的要害电路节点处参加ESD维护器材。ESD维护器材一般运用瞬变电压按捺器,也便是硬件工程师常说的TVS(Transient Voltage Suppressor)二极管,TVS管的要害特性是它在正常作业电压下具有高阻抗,而在电压超出正常作业电压的时分变成了低阻抗,此刻将电流直接从灵敏部件引导至体系地或许大地(外壳地),按捺TVS管南北极间遭到的反向瞬态高电压,关于静电,合适选用双向TVS,而不是单向TVS。

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图 2

关于IOT职业,无线产品是其重要的组成部分,而无线模块又是无线产品的重要一环,本文首要对无线模块天线端及射频接口的ESD规划进行阐明,无线模块产品在规划上能够加上ESD维护器材,而运用无线模块的底板在规划时则需求在天线接口处考虑牢靠有用的静电泄放途径,确保静电泄放途径不经过灵敏器材及灵敏线路。

在运用无线模块的时分,从无线模块产品手册上有时会看到天线端需防止静电直接打到天线的射频接口,乃至用手去拿模块最好都要带上防静电手套。这就阐明无线模块的射频输出端是对静电灵敏的,超越必定的静电等级可能会使得无线模块遭到永久性的损坏。此处引荐一种无线模块射频输出端的ESD规划电路结构,如图3所示。

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图 3 无线模块射频输出端ESD规划

运用TVS管尽管能够进步无线模块天线端的ESD功能,但是有一个危险是可能会发生谐波噪声而使得无线模块的接纳灵敏度下降。这对TVS管的选型提出了要求,优选TVS管能够防止这一危险,所以在器材选型的要重视谐波噪声这一要害目标。

关于外接天线版别的无线模块,一般需求在运用无线模块的底板上放置天线接口(比方SMA接口),以便装置所需的天线。这时分需求充分考虑静电在底板的泄放途径,确保静电不要经过射频转接线进入到无线模块产品自身,确保即便有静电导入天线接口,静电也能够快速的经过咱们所规划的泄放途径泄放到大地,这样能够有用进步产品的牢靠性。一般情况下,引荐运用如图4所示的阻容网络来传导静电,注意在PCB布局时确保静电泄放途径最短且不经过静电灵敏器材、射频电路以及灵敏线路(比方数据线、时钟线等),此处的电容需是耐高压的器材。

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图 4 静电泄放阻容网络

下面经过一个ESD规划事例来阐明这一思路。

如图5所示,J12是4G无线模块的SMA天线接口,且裸露在空气中,所以静电就有可能从SMA引进到PCB的地。为了防止静电导入4G无线模块,使得模块损坏,就需求在PCB上规划静电泄放阻容网络,规划原则是该静电泄放途径最短且不经过静电灵敏网络,必要时能够挖槽添加阻隔,或许在静电泄放途径上打过孔来减小电阻使得静电能够更多、更快的从规划的途径上泄放。

下图中PCB的螺丝孔经过螺丝固定在外壳上,外壳是泄放静电的首要载体,所以此处的做法便是在SMA与螺丝孔(即外壳)之间添加静电泄放阻容网络R36并联C82,SMA、静电泄放网络与螺丝孔在一条直线上,确保途径最短,且途径上没有任何走线,在静电泄放途径上特意添加一些过孔来减小阻抗。终究做出来的样机也经过了ESD抗扰度试验。

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图 5 外接天线接口ESD规划实例

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