功放屏蔽壳的接地问题

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功放屏蔽壳的接地问题

  射频小信号放大器、功率放大器常常会用到屏蔽盒，如何设计、选择合适的屏蔽盒呢？板厚、接地、连接头的频率特性？本文对这些问题做简要探讨。

目录

• 经典屏蔽盒
• • 问题1：接地问题
  • • 解决办法
  • 问题2：连接头
  • 问题3：板厚

经典屏蔽盒

  常规的射频屏蔽盒是采用法兰盘的形式，图1为我们设计的另一款屏蔽盒GFShiled01，用于6GHz以下的电路：

  这样的屏蔽壳是标准的屏蔽壳，密封性也好。但是缺点也是存在的。

问题1：接地问题

要了解射频接地的问题，我们看一下图2：

  图2是一个标准的射频电路板，四层铜，三层介质，黄色的方块代表射频器件。顶层铜用来走射频微带线；第二层全部铺地；第三层通常是电源，也可以用来走一些控制线路；第四层也是一样，铺地或者走其他的线路。

  射频信号的接地是非常重要的，信号源（即上一级射频电路）通过SMA头连接到本级放大器，这时地是在屏蔽壳上，而我们放大器的参考地是在第二层铜上，那么第二层铜和机壳的距离就是通过过孔连接的。从图2可以看出，这样的接地路径是非常长的，其阻抗会对性能产生很大影响，特别是对于较高的射频频率，过孔容易呈现电感性，这时第二层铜的参考地就变成浮地了。

解决办法

  解决办法1：使用很薄的电路板，比如使用罗杰斯Rogers的双面板，厚度可以选择，比如0.254mm，还有更薄的选型。罗杰斯常规板厚参见博文《罗杰斯Rogers4003，Rogers4350B标准厚度》

  但是很多产品的成本是有把控要求的，能用FR4满足要求的就尽量使用FR4，而且除了射频走线外，还有很多模拟电路或者简单的数字电路，比如电源管理电路，这些电路的走线常常需要多层板，这样一来就会增加板子的厚度，刚刚所说的罗杰斯的双面板就不够了，因为底层铜一定是全铺地的。

  解决办法2：是打很多很多的过孔，另外要用螺丝或导电的焊剂将底层铜和屏蔽壳紧紧相连，任何接触不良都会导致“地”的不标准。

  解决办法3：如果使用GFShield02这款屏蔽盒，好处就是其地回路非常短，在PCB板的第二层就完美接地了，因为SMA头的地深入到腔体内，和电路板的地直接相连，地回路如图3所示：

问题2：连接头

  很多市场上标注的连接头都是能到12.5 GHz或者18 GHz的，但是由于测试条件的变化，有时候一上电路板就不是那么回事了，很多在6 GHz就开始出现问题了，如图4所示：

  如图4所示，有些连接头（红色曲线），只能工作到6GHz以内，6GHz附近出现了多模效应，反射也逐渐变大，而GFSMA03在10GHz处依然小于-10dB，实测在15GHz以内都小于-10dB。

问题3：板厚

  很多屏蔽盒都是订制的，因此不同客户订制的尺寸也不一样，特别是板子的厚度，就是SMA的信号芯距离屏蔽盒腔体底部的距离，由于涉及到电路板的厚度是个非常关键的参数，在琳琅满目的屏蔽盒中，大小尺寸和厚度都合适的屏蔽盒却不那么好找。

  我们设计这款屏蔽盒，对应1.6mm的板厚，是标准板厚，另外开了4个连接头的孔，可供大家选择，不使用的用胶封住即可，可以多功能使用，即可以用作放大器，也可以用作功分器，混频器。建议配合选购GFSMA03一起使用。

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