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射频模块天线端的ESD该如何设计?

 


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本文摘要:设计产品时,ESD抗扰度是硬件工程师最重要的指标。

设计产品时,ESD抗扰度是硬件工程师最重要的指标。静电对大多数电子产品无害,射频模块更容易受到静电的影响。那么对于射频模块产品应该如何考虑和设计ESD抗扰度呢?关于静电放电抗扰度等级,不同的产品和行业对应不同的标准,国际电工委员会实施的IEC 61000-4-2标准适用于测试各种电气电子设备的电磁兼容性。

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在开发产品设计之前,必须根据标准或实际产品再次规定产品的静电放电抗扰度水平。这样才能根据依据进行产品设计和测试。图1 ESD抗扰度等级的构建方法主要包括外壳设计、硬件设计和PCB布局、元器件选择、软件修复等。

在硬件设计方面,最重要的方法之一是在输出或输入的关键电路节点重新添加静电放电维护装置。静电放电维护设备通常用于瞬态电压抑制器,即硬件工程师经常提到的瞬态电压抑制器(TVS)二极管。TVS管的关键特点是在长时间工作电压下电阻低,当电压远远超过长时间工作电压时电阻变低。此时,有必要将电流从易碎部件引至系统接地或接地(外壳接地),以在瞬态电压抑制器(TVS)管的两极之间感应出偏移瞬态低电压。

对于静电,双向电视应适当匹配。图2对于IOT行业来说,无线产品是最重要的组成部分,无线模块是无线产品的重要组成部分。本文主要阐述了无线模块的天线端和射频模块的静电放电设计。

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在无线模块产品的设计中可以增加静电放电维护设备,而在设计应用于无线模块的背板时,必须在天线接口考虑可靠有效的静电放电路径,以确保静电放电路径不会穿过脆弱的设备和脆弱的线路。在无线模块中使用时,从无线模块的产品手册中有时看不出天线的末端需要防止静电打在天线的射频模块上,即使用手拿模块,最糟糕的还是带防静电手套。

这就解释了无线模块的射频输入端易受静电影响,静电达到一定程度,无线模块可能会永久性损坏。介绍了一种无线模块射频输入端的ESD设计电路结构,如图3右图所示。图3 TVS管中使用的无线模块射频输入端的ESD设计可以提高无线模块天线端的ESD性能,但存在可能产生谐波噪声、降低无线模块接收灵敏度的隐患。

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这就明确拒绝了TVS管的选择,更换TVS管可以防止这种隐患,所以在器件选择时要注意谐波噪声这个关键指标。对于外部天线版本的无线模块,天线模块(如形状记忆合金模块)必须放置在无线模块的底板上,以便安装所需的天线。

此时,我们必须充分考虑底板上静电的放电路径,确保静电不会通过射频跳线转移到无线模块产品本身,并确保即使天线模块中引入静电,静电也可以通过我们设计的放电路径缓慢释放到地面,有效提高产品的可靠性。一般来说,图4右图所示的阻容网络是用来传导静电的。注意PCB布局,保证静电放电路径最短,不经过静电易碎器件、射频电路、易碎线(如数据线、时钟线等)。

),而且这里的电容必须是耐热高压的器件。图4静电放电阻容网络用一个静电放电设计案例来说明这个想法。


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