3G手机的RF屏蔽设计(二)

蜂窝发射模块对手机内的任何元件来说都将产生最大的辐射功率，从而可能诱发EMI和RFI。类似这样的问题可以采用RF屏蔽技术来降低与EMI及射频干扰(RFI)相关的辐射，并可将对外部磁场的敏感度降至最低。那么，什么样的屏蔽设计方法具有最佳效率呢？这个由三部分组成的系列文章围绕当今蜂窝发射模块来讨论有效的RF屏蔽方法。

金属屏蔽容器继续被用来从外部对TxM和手机的RF部分实施屏蔽；但最近有一种在TxM内部进行嵌入式屏蔽的趋势。仅就TxM屏蔽来说，已开发出若干对TxM进行屏蔽的方法。方法之一是采用一个简单金属容器构成的嵌入式屏蔽，但该方法要求在容器上开多个孔以允许注模填料(mold compound)容易地流灌整个模块，这是模块化组装所必需的。但根据本文前述的波导理论，屏蔽效能不仅与屏蔽上开口尺寸也与开口数有关，开孔越大、数越多则效能降低得越厉害。

RFMD开发出一种已申请了专利的MicroShield集成RF屏蔽替代技术。该集成屏蔽把在一个封装好的半导体注模填料的外部再包裹上一层薄金属作为整个组装工艺的最后步骤。采用这种技术实现的屏蔽对模组高度的影响微乎其微且在降低EMI和RFI辐射的生产中可重复进行。

为确证MicroShield技术的超卓能效，在一个测试载体上，采用RF3178 TxM对辐射进行了测试(图1)。

测试结果清楚表明，两种屏蔽技术在性能上差别显著：MicroShield明显优于嵌入式屏蔽技术。平均看，在辐射衰减方面，MicroShield集成RF屏蔽技术比嵌入式技术优于15dB。

但作为TxM设计师来说，取得这些结果并非唾手可得之事。从TxM设计角度看，添加屏蔽给设计师带来若干问题。首先，紧挨着的屏蔽和电磁辐射电路改变了频率响应，其频响不再与“素颜(未模封)”、完全调整好的TxM一致，从而改变了屏蔽后电路的性能。特别是在更高频率可更好地观察到这些效应。这样，当增加屏蔽时，建模和EM模拟对确保好结果具有极其重要的意义。

因3D EM模拟会很耗时，所以根据电路的复杂性以及需提供足够精度的四面体元件的数量，先从一个不太复杂的电路着手并确认其具有重要性的关键部分的作法就功不唐捐了。例如，根据场论不难得出：两条载场信号线挨得越近，就越趋向于产生更大耦合。这些信号线载负着时变电荷，这些电荷业已嵌入在基板内并被诸如地平面等金属裹覆起来，所以，当施加外屏蔽时，实质上不会在场线上表现出额外干扰。只有信号线、元件或线绑定才在其各自场线面临显著变化，因这些元素暴露在空气中或被包注模以作为边界条件。

图2显示的是具有包注模TxM的功放部分的输出匹配，它有两种情况：不带屏蔽以及在包注模上施加屏蔽。该双端口模拟是采用Ansoft的3D EM软件工具HFSS实现的。

输出匹配虽然仅表示整个TxM内无源电路的一小部分，但在确定耦合机理和高阶谐波影响方面仍有效用。

第二个关注的地方是微带线附近的场线，在靠近地平面的地方它们最强。只要屏蔽和地平面间的距离明显大于微带线和地平面间的距离，则增加的屏蔽的效用就微乎其微。线绑定和表贴电感与地平面的直接耦合要弱些，当施加屏蔽时，预期其场线会有变化。图3显示的是3D模拟的E场分布。

图3显示的是不带屏蔽的输出匹配的电磁模拟，其电场以伏/米表征。深红色意味着强场线，而深蓝色表示电场实质不存在。如所预料，表贴电感和绑定线附近的场线不那么稳固，所以，若在包注模上增加屏蔽则更可能对其产生影响。下一步是勾画并检测双口S参数模拟在带和不带屏蔽条件