中心議題：

• 圍繞蜂窩發射模塊討論有效的RF屏蔽方法

解決方案：

• 3G手機射頻屏蔽方案
• 采用RF3178 TxM對輻射進行測試

蜂窩發射模塊對手機內的任何元件來說都將產生最大的輻射功率，從而可能誘發EMI和RFI.類似這樣的問題可以采用RF屏蔽技術來降低與EMI及射頻幹擾（RFI）相(xiang)關(guan)的(de)輻(fu)射(she)，並(bing)可(ke)將(jiang)對(dui)外(wai)部(bu)磁(ci)場(chang)的(de)敏(min)感(gan)度(du)降(jiang)至(zhi)最(zui)低(di)。那(na)麼(me)，什(shen)麼(me)樣(yang)的(de)屏(ping)蔽(bi)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)具(ju)有(you)最(zui)佳(jia)效(xiao)率(lv)呢(ne)？這(zhe)個(ge)由(you)三(san)部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)的(de)係(xi)列(lie)文(wen)章(zhang)圍(wei)繞(rao)當(dang)今(jin)蜂(feng)窩(wo)發(fa)射(she)模(mo)塊(kuai)來(lai)討(tao)論(lun)有(you)效(xiao)的(de)RF屏蔽方法。　

近年來
，手機在形態、功能

、性能和成本方麵都發生了巨大變化。不斷演進的新技術催生出更小、更高能效和高度集成的半導體器件
，從而不斷孕育出集成度更高的便攜（移動）手機產品。運營商在提供額外的諸如短信服務（SMS）、多媒體（MMS）和GPS等服務
，而製造商為移動蜂窩手機增加了諸如FM射頻等輔助無線功能、以及MP3播放機和數碼照相機等其它功能。實現全部這些特性所要求的外形和體積對手機設計師和硬件工程師提出了相當挑戰。　　

因此

，工作在印刷線路板（PCB）級的手機設計師遭遇到諸如集成器件間的耦合、線耦合和交叉幹擾等不期望發生的核心問題。而所有這些問題又導致了更多的設計返工、shoujiwaixingjianqueshaotongyongxingyijibeiyanchangdeshejizhouqi
，ershangshuzhexieyoudouzengjialeshoujikaifachengben。zaidangjinjingzhengjiliedeshichangyalitiaojianxia，zhexieyinsuduiyidongshoujizhizaoshangheyanzhitamendeshejishidechenggonglaishuo，fahuizheguanjianzuoyong。　　

在手機設計早期就確認可有助於解決這些核心問題的一個領域是廣為采用的屏蔽。屏蔽減小了電磁幹擾（EMI）和射頻幹擾（RFI）、極大削弱了不希望的輻射、緩解了它引發的災難。目前，屏蔽與RF頻率如影隨形

，因全部RF通信標準都有某種要求把不期望輻射最小化的規定。　　

屏蔽的效能由它在一個寬的頻譜範圍內
，能多大程度上衰減輻射信號來表征。例如
，一個帶活動蓋的金屬“容器”可構成一個屏蔽
，或容器本身可直接固焊在PCB上。采用蓋結構對調節很有用
，所以常被用在電視調諧器等應用，但該屏蔽的效能高度依賴蓋和容器間的電氣連接。它以RF屏蔽所根據的基本概念為基礎：時變電磁場（EM）會在導體內環繞場線感應出電流。所以，完美導體內的感應電流會產生一個與誘發場相反的EM場，從而使導體內的場線抵消。因此，屏蔽上過多的孔洞
、槽溝和開口會降低屏蔽效能
，這是因感應電流隻能在導體上存在自由電子的部位流動。導體（容器）上shang的de開kai口kou意yi味wei著zhe該gai處chu沒mei有you自zi由you電dian子zi，它ta會hui導dao致zhi電dian流liu尋xun找zhao沿yan著zhe開kai口kou處chu的de其qi它ta途tu徑jing流liu動dong，從cong而er使shi感gan應ying場chang無wu法fa完wan全quan抵di消xiao誘you發fa場chang。表biao皮pi深shen度du是shi另ling一yi個ge重zhong要yao因yin素su，它ta由youEM波穿透傳導膜的能力決定。特別是當低頻具有特別重要性時
，為有效屏蔽輻射的RF信號，會需要一個更厚的膜。　　

本討論中
，與屏蔽相關的重點將圍繞當今手機設計中一個通用的RF半導體元件——蜂窩發射模塊（TxM）展開。簡言之，TxM是由在一種類似PCB的基板上固放上裸片和無源器件構成的。然後將該組件進行包注模（overmolded）處理，之後它就可被固焊在手機PCB上。因它對手機內的任何元件來說都產生最大的輻射功率
，進而極有可能誘發EMI和RFI，所以該例子特別有用。另外，整體上，TxM與矩形波導的尺度類似，根據Pozar[1]
，矩形波導的截至頻率為：

其中
，“m”和“n”代表模式，“μ”和“e”分別代表滲透率和介電常數
，等式1表示：若尺寸“a”大於“b”，則主導模式是TE10.因此，等式1重寫為：
　　
其中：“c”是光速：“E1”代表相對介電常數：“μr”是相對滲透率：“a”是開口。　　

等式2指出，如我們預期的，截至頻率隨開口“a”尺寸的縮小而增加。當屏蔽上有若幹開口時，方程式會變得更複雜，從而進一步強調了完全沒有開口的重要性。　　

金屬屏蔽容器繼續被用來從外部對TxM和手機的RF部分實施屏蔽；但最近有一種在TxM內部進行嵌入式屏蔽的趨勢。僅就TxM屏蔽來說
，已開發出若幹對TxM進行屏蔽的方法。方法之一是采用一個簡單金屬容器構成的嵌入式屏蔽，但該方法要求在容器上開多個孔以允許注模填料（mold compound）容(rong)易(yi)地(di)流(liu)灌(guan)整(zheng)個(ge)模(mo)塊(kuai)，這(zhe)是(shi)模(mo)塊(kuai)化(hua)組(zu)裝(zhuang)所(suo)必(bi)需(xu)的(de)。但(dan)根(gen)據(ju)本(ben)文(wen)前(qian)述(shu)的(de)波(bo)導(dao)理(li)論(lun)

，屏(ping)蔽(bi)效(xiao)能(neng)不(bu)僅(jin)與(yu)屏(ping)蔽(bi)上(shang)開(kai)口(kou)尺(chi)寸(cun)也(ye)與(yu)開(kai)口(kou)數(shu)有(you)關(guan)
，開(kai)孔(kong)越(yue)大(da)
、數越多則效能降低得越厲害。　　

RFMD開發出一種已申請了專利的MicroShield集成RF屏ping蔽bi替ti代dai技ji術shu。該gai集ji成cheng屏ping蔽bi把ba在zai一yi個ge封feng裝zhuang好hao的de半ban導dao體ti注zhu模mo填tian料liao的de外wai部bu再zai包bao裹guo上shang一yi層ceng薄bo金jin屬shu作zuo為wei整zheng個ge組zu裝zhuang工gong藝yi的de最zui後hou步bu驟zhou。采cai用yong這zhe種zhong技ji術shu實shi現xian的de屏ping蔽bi對dui模mo組zu高gao度du的de影ying響xiang微wei乎hu其qi微wei且qie在zai降jiang低diEMI和RFI輻射的生產中可重複進行。
為確證MicroShield技術的超卓能效
，在一個測試載體上，采用RF3178 TxM對輻射進行了測試（圖1）。　　
 

[page]
測試結果清楚表明

，兩種屏蔽技術在性能上差別顯著：MicroShield明顯優於嵌入式屏蔽技術。平均看，在輻射衰減方麵，MicroShield集成RF屏蔽技術比嵌入式技術優於15dB.　　

但作為TxM設計師來說
，取得這些結果並非唾手可得之事。從TxM設計角度看，添加屏蔽給設計師帶來若幹問題。首先
，緊挨著的屏蔽和電磁輻射電路改變了頻率響應，其頻響不再與“素顏（未模封）”、完全調整好的TxM一致，從而改變了屏蔽後電路的性能。特別是在更高頻率可更好地觀察到這些效應。這樣，當增加屏蔽時，建模和EM模擬對確保好結果具有極其重要的意義。　　

因3D EMmonihuihenhaoshi，suoyigenjudianludefuzaxingyijixutigongzugoujingdudesimiantiyuanjiandeshuliang，xiancongyigebutaifuzadedianluzheshoubingquerenqijuyouzhongyaoxingdeguanjianbufendezuofajiugongbutangjuanle。liru，genjuchanglunbunandechu：兩liang條tiao載zai場chang信xin號hao線xian挨ai得de越yue近jin，就jiu越yue趨qu向xiang於yu產chan生sheng更geng大da耦ou合he。這zhe些xie信xin號hao線xian載zai負fu著zhe時shi變bian電dian荷he，這zhe些xie電dian荷he業ye已yi嵌qian入ru在zai基ji板ban內nei並bing被bei諸zhu如ru地di平ping麵mian等deng金jin屬shu裹guo覆fu起qi來lai，所suo以yi，當dang施shi加jia外wai屏ping蔽bi時shi，實shi質zhi上shang不bu會hui在zai場chang線xian上shang表biao現xian出chu額e外wai幹gan擾rao。隻zhi有you信xin號hao線xian、元件或線綁定才在其各自場線麵臨顯著變化，因這些元素暴露在空氣中或被包注模以作為邊界條件。　　
 

圖2顯示的是具有包注模TxM的功放部分的輸出匹配，它有兩種情況：不帶屏蔽以及在包注模上施加屏蔽。該雙端口模擬是采用Ansoft的3D EM軟件工具HFSS實現的。　　

輸出匹配雖然僅表示整個TxM內無源電路的一小部分
，但在確定耦合機理和高階諧波影響方麵仍有效用。　　

第(di)二(er)個(ge)關(guan)注(zhu)的(de)地(di)方(fang)是(shi)微(wei)帶(dai)線(xian)附(fu)近(jin)的(de)場(chang)線(xian)，在(zai)靠(kao)近(jin)地(di)平(ping)麵(mian)的(de)地(di)方(fang)它(ta)們(men)最(zui)強(qiang)。隻(zhi)要(yao)屏(ping)蔽(bi)和(he)地(di)平(ping)麵(mian)間(jian)的(de)距(ju)離(li)明(ming)顯(xian)大(da)於(yu)微(wei)帶(dai)線(xian)和(he)地(di)平(ping)麵(mian)間(jian)的(de)距(ju)離(li)，則(ze)增(zeng)加(jia)的(de)屏(ping)蔽(bi)的(de)效(xiao)用(yong)就(jiu)微(wei)乎(hu)其(qi)微(wei)。線(xian)綁(bang)定(ding)和(he)表(biao)貼(tie)電(dian)感(gan)與(yu)地(di)平(ping)麵(mian)的(de)直(zhi)接(jie)耦(ou)合(he)要(yao)弱(ruo)些(xie)，當(dang)施(shi)加(jia)屏(ping)蔽(bi)時(shi)
，預(yu)期(qi)其(qi)場(chang)線(xian)會(hui)有(you)變(bian)化(hua)。圖(tu)3顯示的是3D模擬的E場分布。