成功的RF設計必須仔細注意整個(gè)設計過(guò)程中每個(gè)步驟及每個(gè)細節,這意味著(zhù)必須在設計開(kāi)始階段就要進(jìn)行徹底的、仔細的規劃,并對每個(gè)設計步驟的進(jìn)展進(jìn)行全面持續的評估。
有時(shí)常出現 Shielding Cover蓋上去后,其性能劣化的現象,例如靈敏度變差,相位誤差變大……等,可能原因,便是由于 Shielding Cover與RF走線(xiàn),或是匹配組件間的距離過(guò)近,其寄生電容影響了阻抗,尤其是 0402尺寸的組件,因為體積較大,更容易有這現象,此時(shí)可利用阻抗軟件先加以驗證,將 H1與H2,設為 100 mil,來(lái)模擬未加 Shielding Cover時(shí)的阻抗。接著(zhù)再將實(shí)際的 H1值帶入,0402組件的高度,約20mil,因此 H2大約為H1-20。此時(shí)去比較阻抗的變化,便可得知 Shielding Cover與RF走線(xiàn),或是匹配組件間的距離,是否會(huì )影響阻抗了[1-3]。
然而相較于匹配組件或走線(xiàn),通常 Shielding Cover蓋上去后,其性能劣化的現象,來(lái)自 PA的機會(huì )較大.
因為 PA的能量本來(lái)就很大,加上體積較大,離Shielding Cover更近,所以這表示 PA耦合到 Shielding Cover的能量同樣很大,若Shielding Cover接地良好,原則上 PA耦合到Shielding Cover的能量,會(huì )通通流到 GND,但若 Shielding Cover與 Shielding Frame的接觸不夠好,那么PA耦合到Shielding Cover的能量,有一部分會(huì )反射,打到其他走線(xiàn),若是打到 PA電源,那基本上所有發(fā)射性能都會(huì )劣化。
由于現今智能手機要求的 RF功能越來(lái)越多,這連帶使得零件數目越來(lái)越多,且越來(lái)越要求輕薄短小,而零中頻架構,由于具備了低成本,低復雜度,以及高整合度,這使得零中頻架構的收發(fā)器,在手持裝置,越來(lái)越受歡迎。但連帶也有一些缺失,其中一項便是所謂的 VCO Pulling[6-7],因此不論是高通,或是MTK,都會(huì )建議收發(fā)器與 PA要分別放在兩個(gè)獨立的屏蔽框里,也是為了避免 VCO Pulling,
因此倘若 PA跟收發(fā)器在同一個(gè)Shielding下,沒(méi)有區隔開(kāi)來(lái),那情況更麻煩,因為除了 PA電源,也可能會(huì )打到收發(fā)器的相關(guān)電源走線(xiàn),甚至透過(guò) PA input走線(xiàn)跟接收走線(xiàn),去打到 VCO,產(chǎn)生 VCO Pulling[4-5]。
此時(shí)可以做實(shí)驗,去驗證是否 PA輸出訊號打到上述走線(xiàn)
記得要加 DC Block,避免電源的直流訊號,回灌到 CMU跟PA,而 DC Block不是隨便串聯(lián)個(gè)電容就好了,因為電容值會(huì )影響 S11,若值不對,很可能其 PA輸出訊號都會(huì )被反射回來(lái)。而由[8]可知,串聯(lián) 56 pF電容,幾乎不會(huì )影響阻抗,因為原則上 RF Cable都是50奧姆,換言之,若擺放56 pF的 DC Block,亦即 PA輸出訊號會(huì )一路走 50奧姆,幾乎不會(huì )反射。
原則上這樣的實(shí)驗,其發(fā)射性能是一定會(huì )劣化,但要觀(guān)察是否為 Shielding Cover蓋上去后的現象,倘若同樣的現象完全復制出來(lái),才可判定 Root Cause是 PA輸出訊號打到上述走線(xiàn),例如 Shielding Cover蓋上去后,其傳導雜散會(huì ) Fail,但相位誤差依然 Pass,而上述實(shí)驗卻是傳導雜散跟相位誤差都 Fail,那就不能證明是PA輸出訊號打到上述走線(xiàn)。
由[1-3]可知,若 Shielding Cover與 Shielding Frame的接觸不是很緊密,則會(huì )產(chǎn)生時(shí)而開(kāi)路,時(shí)而短路的情況發(fā)生,這樣的行為模式,宛如一個(gè) Switch。而 Switch為非線(xiàn)性組件,會(huì )有非線(xiàn)性效應,諧波便是典型的非線(xiàn)性效應之一
而任何金屬,若沒(méi)接地完全,那就是一個(gè)輻射體,因此 Shielding Cover加 ShieldingFrame,整個(gè) Shielding Can宛如一個(gè)共振腔結構,會(huì )把PA耦合到 Shielding Cover的能量,輻射出去,當然 PA耦合到Shielding Cover的能量中,也包含了 PA非線(xiàn)性效應既有的諧波,若再加上 Shielding Cover與Shielding Frame的Switch效應,那么輻射雜散,亦即 Wireless的諧波,會(huì )更加強,會(huì )有超標的風(fēng)險。
原則上,前述的問(wèn)題,可透過(guò)加強 Shielding Cover與Shielding Frame的接觸,
以及加強 Shielding Cover與Housing金屬的接觸,
使其耦合到 Shielding Cover上的發(fā)射訊號,通通流到GND[1-3,5]。
前述提到,若作了 Coupler回灌PA輸出的實(shí)驗,但現象卻與Shielding Cover蓋上去的現象不一致,那就不能證明是 PA輸出訊號,打到上述走線(xiàn)。此時(shí)問(wèn)題可能是來(lái)自于 Shielding Cover與PA內部 Bond Wire的寄生效應,尤其是 Shielding Frame的架橋,
因為相較于 Shielding Cover,其架橋的高度又更小,倘若 PA剛好在架橋下方,那寄生效應會(huì )很大,其 PA的特性可能會(huì )有所改變,導致發(fā)射性能劣化,若問(wèn)題是來(lái)自寄生效應,那么就是 Shielding Cover的高度,以及架橋的位置,要重新調整,再不然就是 PA上方的 Shielding Cover,直接破孔開(kāi)天窗。所以 Placement時(shí),PA盡量不要在架橋跟 Shielding Frame的屋檐下方,避免寄生效應。
除了 PA之外,另外還需特別注意金屬表面的 Duplexer,例如 Taiyo的Duplexer,
前述說(shuō)過(guò),任何金屬,若沒(méi)接地完全,那就是一個(gè)輻射體,故此時(shí) Duplexer的金屬表面,會(huì )宛如一個(gè)輻射體,那么 Shielding Cover一蓋上去,就會(huì )產(chǎn)生上述的機制,打到上述走線(xiàn),導致發(fā)射性能劣化,尤其是 LTE的Band 7,這種頻率很高的頻段,更是容易出狀況。此時(shí)可以在 Duplexer上方,置入導電泡棉,使Duplexer的金屬表面接地完全,便可消除其輻射體機制。當然,前提是 Shielding Cover要先接地完全。
盡管有以上的缺點(diǎn),但是金屬屏蔽罩仍然非常有效,而且常常是隔離關(guān)鍵電路的唯一解決方案。