本應(yīng)用說(shuō)明旨在幫助用戶利用能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)良 RF 性能的設(shè)計(jì)實(shí)踐，設(shè)計(jì) EFR32 Wireless Gecko Series 2產(chǎn)品組合的PCB。

匹配原則載于應(yīng)用說(shuō)明 AN930.2：EFR32 Series 2 2.4 GHz匹配指南。以下應(yīng)用說(shuō)明詳細(xì)介紹了MCU 相關(guān)的主題：AN0918.2：Wireless Gecko Series 1 至Series 2 兼容性和遷移指南，AN0948：電源配置和 DC-DC 以及 AN0955：CRYPTO。

Silicon Labs MCU 和無(wú)線入門套件以及 Simplicity Studio 提供強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)和調(diào)試環(huán)境。為利用自定義硬件的功能和特性，Silicon Labs 推薦在自定義硬件設(shè)計(jì)中包含調(diào)試和編程接口連接器。有關(guān)包含這些連接器接口的詳細(xì)信息和優(yōu)點(diǎn)在 AN958：自定義設(shè)計(jì)的調(diào)試和編程接口中有詳細(xì)闡述。

EFR32 的電源配置載于 AN0002.2：EFR32 Wireless Gecko Series 2 硬件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。RF 性能很大程度上依賴于 PCB 布局以及匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。

此應(yīng)用指南支持以下EFR32 Series 2設(shè)備：

EFR32Mighty Gecko （EFR32MG21）

EFR32 BlueGecko （EFR32BG21）

為實(shí)現(xiàn)最佳性能，Silicon Labs 建議使用下列部分所述的 PCB 布局設(shè)計(jì)指南。

內(nèi)容要點(diǎn)

提供參考示意圖和 PCB 布局

列出并描述所有主要設(shè)計(jì)原則

提供所有設(shè)計(jì)原則的摘要對(duì)照表

免費(fèi)下載中文版EFR32第二代無(wú)線平臺(tái)布局設(shè)計(jì)指南：https://www.silabs.com/documents/public/application-notes/an928.2-efr32-series2-layout-design-guide-cn.pdf

EFR32第二代無(wú)線SoC平臺(tái)的設(shè)計(jì)建議已使用 Silicon Labs 提供的參考設(shè)計(jì)完成廣泛測(cè)試。建議設(shè)計(jì)者按原樣使用參考設(shè)計(jì)，因?yàn)槠淠軌虮M可能減小寄生現(xiàn)象導(dǎo)致或不良元件布置和 PCB 排線產(chǎn)生的失諧作用。EFR32 參考設(shè)計(jì)文件位于Simplicity Studio 的“套件文檔”選項(xiàng)卡下。

設(shè)計(jì)的緊湊型 RF 部分（不包括 50 Ω 單端天線）以藍(lán)框圈出，強(qiáng)烈建議使用圈出的 RF 布局，以避免出現(xiàn)任何可能的失諧作用。下圖顯示了設(shè)計(jì)中圈出的緊湊型 RF 部分。

BRD4180A 無(wú)線電板的頂層（左側(cè)）和 RF 部分的組裝圖（右側(cè)）

MCU VDD 濾波電容的布局也應(yīng)盡可能參照參考設(shè)計(jì)。如果布局無(wú)法遵循參考設(shè)計(jì)（由于 PCB 尺寸和形狀限制），建議采用下列部分所述的布局設(shè)計(jì)規(guī)則。

EFR32第二代無(wú)線SoC平臺(tái)的布局設(shè)計(jì)指南設(shè)計(jì) RF 相關(guān)布局以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良 RF 性能的一般指南如下：

對(duì)于自定義設(shè)計(jì)，請(qǐng)盡可能使用與參考設(shè)計(jì)相同數(shù)量的 PCB 層。與參考PCB 層數(shù)出現(xiàn)偏差會(huì)導(dǎo)致不同的 PCB 寄生電容，無(wú)法實(shí)現(xiàn)匹配網(wǎng)絡(luò)的最佳形態(tài)。如果需要層數(shù)與參考設(shè)計(jì)不同的設(shè)計(jì)，請(qǐng)確保頂層和內(nèi)部第一層之間的距離與參考設(shè)計(jì)相似，因?yàn)檫@個(gè)距離決定了接地的寄生電容值。否則可能會(huì)出現(xiàn)匹配網(wǎng)絡(luò)失調(diào)，可能需要微調(diào)元件值。

請(qǐng)使用盡可能連續(xù)和統(tǒng)一的接地層金屬，特別是頂層和底層。

避免接地層金屬分離，尤其是在匹配網(wǎng)絡(luò)的底層和 RFIC GND 引腳/裸焊盤(pán)之間。

請(qǐng)使用盡可能多的接地孔（尤其是在 GND 引腳附近），以盡可能降低不同層的接地灌流和 GND 引腳之間的串聯(lián)寄生電感。

請(qǐng)沿 PCB 邊緣和內(nèi)部 GND 金屬灌流邊緣使用一系列 GND 針腳孔。孔之間的最大距離應(yīng)小于第 10 次諧波的 Lambda/10（參考無(wú)線電板上孔之間的距離一般為 40–50 mil）。該距離能夠在這些邊緣的彌散場(chǎng)造成的高諧波下降低 PCB 輻射。

對(duì)于兩層以上的設(shè)計(jì)，建議在內(nèi)層放置盡可能多的走線（甚至是數(shù)字走線），確保頂層和底層有大規(guī)模的連續(xù) GND 灌流。

避免使用長(zhǎng)和/或薄的傳輸線連接與 RF 相關(guān)的元件。否則由于分布式寄生電感，可能發(fā)生某些失諧作用。此外，請(qǐng)盡可能縮短互連線，降低接地的并聯(lián)寄生電容。但是，相鄰分立元件的偶聯(lián)可能會(huì)增加。

在不同寬度（即不同阻抗）的傳輸線之間使用遞變線路，以減少內(nèi)部反射。

避免使用回路和長(zhǎng)線，以消除共振。它們還可用作不良輻射體，尤其是在諧波上。

請(qǐng)使用一些旁路電容確保優(yōu)良的 VDD 濾波（尤其是工作頻率范圍）。電容的串聯(lián)自諧應(yīng)靠近濾波頻率。過(guò)濾最高頻率的旁路電容應(yīng)最接近 EFR32 的 VDD 引腳。除基礎(chǔ)頻率外，應(yīng)過(guò)濾晶體/時(shí)鐘頻率及其諧波（最高3次），以避免向上變頻激勵(lì)。

使用多個(gè)孔將晶體殼接地，避免未接地部件的輻射。請(qǐng)勿斷開(kāi)和懸空任何可能是不良輻射體的金屬。請(qǐng)避免引導(dǎo)電源走線靠近晶體或在晶體下方，或者與晶體信號(hào)或時(shí)鐘走線并聯(lián)。

請(qǐng)避免 GPIO 線路靠近 RF 線、天線或晶體或在其下方，或者與晶體信號(hào)并聯(lián)。請(qǐng)使用 GPIO 線上盡可能最低的偏差率，降低對(duì) RF 或晶體信號(hào)的串?dāng)_。

請(qǐng)使用盡可能短的 VDD 走線。VDD 走線可以是隱藏的不良輻射體，以便盡可能簡(jiǎn)化 VDD 布線，并使用帶有很多針腳孔的大規(guī)模連續(xù) GND 灌流。要簡(jiǎn)化 VDD 布線，請(qǐng)盡量避免 VDD 走線的星形拓?fù)洌幢苊膺B接一個(gè)通用點(diǎn)中的所有 VDD 走線）。

在天線附近使用絲網(wǎng)會(huì)對(duì)天線的絕緣環(huán)境造成輕微的影響。盡管這一影響通常可以忽略，但是請(qǐng)盡量避免在天線或天線灌流遮擋區(qū)使用絲網(wǎng)。

基于 BRD4180A 20 dBm 無(wú)線電板的 2.4 GHz EFR32 Series2 無(wú)線平臺(tái)布局該部分中顯示的示例基于20 dBm BRD4180A無(wú)線電板的布局。主布局設(shè)計(jì)概念與此布局一同顯示，用于展示基本原理。盡管這些規(guī)則將通過(guò)使用5元素匹配的設(shè)計(jì)顯示，但是類似的設(shè)計(jì)實(shí)踐也應(yīng)通過(guò) 3 元素匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行應(yīng)用。BRD4180A無(wú)線電板的 RF 部分布局結(jié)構(gòu)示意圖如下。

BRD4180A無(wú)線電板的 RF 部分布局（頂層）