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凡亿专栏 | 射频板加了屏蔽罩,干扰怎么还在?
射频板加了屏蔽罩,干扰怎么还在?

射频板加了屏蔽罩,干扰怎么还在?

射频模块上盖了一层金属屏蔽罩,测试时杂散或者串扰却没明显改善。这并不奇怪。屏蔽效果除了看金属罩本身,还要看它与PCB地的连接、罩体缝隙、信号出入口,以及干扰究竟沿哪条路径传播。

罩子盖上了,杂散怎么没下去?

射频板上经常能看到一块方方正正的金属罩,PA、PLL、VCO或者敏感接收电路周围尤其常见。它的作用很好理解:让某些电磁场尽量留在罩内,或者减少外部干扰进入罩内。可实际测试时,盖上罩子以后,频谱仪上的某根杂散不一定就能明显下降。

原因在于屏蔽罩不是一块“贴上去就消音”的金属盖。它和下面的PCB地一起组成屏蔽结构,罩体的接缝、接地路径、信号穿越方式都会影响结果。单独拿一片金属盖挡在芯片上方,不等于完成了有效的射频屏蔽。

另外,干扰可能根本不是通过空气从罩顶飞出来的。它也可能沿着供电、控制线、连接器、地回流路径传播到别的电路。若主要是传导耦合,单靠加罩,改善幅度自然有限。

图1:卡扣式PCB屏蔽罩,罩体与PCB地连接共同影响屏蔽效果。
图1:卡扣式PCB屏蔽罩,罩体与PCB地连接共同影响屏蔽效果。

罩子边缘留条缝,影响能有多大?

金属罩想发挥效果,重要的是让电流有低阻抗、连续的返回路径。屏蔽罩如果只在几个点搭到地,中间留着较长缝隙,某些频率下仍可能出现明显泄漏。接地弹片间距、焊接是否充分、罩体有没有变形,都可能影响屏蔽表现。

射频频率越高,同样大小的开孔和缝隙,通常越值得关注。但这不等于“有孔就一定不行”。很多量产屏蔽罩顶部本来就有散热孔或工艺孔,是否可接受要结合目标频段、孔尺寸、布局和实测结果判断。

所以PCB上设计屏蔽罩时,除了画出罩体外形,还要检查周边地焊盘、地过孔、焊盘连续性以及与器件的机械间隙。罩子边缘下面如果穿过一条没有合理返回路径的高速线,实际效果也可能打折扣。

图2:不同结构的屏蔽罩接地夹,罩体固定方式会影响接触连续性和维修便利性。
图2:不同结构的屏蔽罩接地夹,罩体固定方式会影响接触连续性和维修便利性。

信号线从里面出来,屏蔽还有用吗?

当然有可能有用,但不能只看金属面。射频信号、电源、偏置和数字控制线总要进出罩体,这些出入口可能把干扰带到罩外。滤波、去耦、线缆屏蔽和走线布局没处理好,罩内的噪声也可能沿导体耦合出去。

比如你想用罩子隔离VCO和接收通道,却发现PLL供电上的干扰进入了另一片区域。此时再把罩子做厚一点,未必能解决供电耦合。对照电源纹波、控制线频谱以及接收端的杂散频点,往往比只看罩体材质更接近问题。

反过来,如果手靠近射频板时频点或幅度明显变化,安装屏蔽罩以后变得稳定,说明罩子可能确实改变了电磁环境。但这还需要确认它有没有改变附近天线、谐振器或匹配网络的电容和寄生参数,别把“干扰少了”和“频点被拉走了”混成一回事。

图3:射频电路板上的多片金属屏蔽罩,信号、电源和控制线仍需经过罩体周边的连接区域。
图3:射频电路板上的多片金属屏蔽罩,信号、电源和控制线仍需经过罩体周边的连接区域。

怎么知道这块罩子到底有没有效果?

比较实用的办法是在同一块板上做装罩前后的对比:供电、负载、线缆摆放和测试点尽量保持一致,记录关心频点的杂散幅度、接收性能或者近场探头响应。如果条件允许,也可以改变罩体接地点或更换合适的完整罩体,看看结果有没有规律。

测量时别忽略频谱仪RBW、衰减和探头位置。近场探头挪几毫米,读数就可能明显变化;两次测量姿势不同,很容易把测量差异误当成罩体改善。射频屏蔽效果没有一个能通用于所有板子的固定dB数。

Harwin的屏蔽方案里既有焊接罩,也有卡扣式结构,目的之一是方便拆罩调试和返修。选型时除了屏蔽性能,还要考虑高度、装配、散热和可维护性。如果源头干扰太强,或者耦合路径没找对,再好的罩子也难替代合理的射频布局、地设计和滤波。

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