射频天线ESD防护多方案设计

EMC小哥针对射频天线ESD 防护方案从两个角度分析：

1、根据频率高低不同,在保证信号完整性的情况下，选择小于此结电容的ESD二极管。

2、根据信号工作峰值电压不同，选择对应Vrwm(反向工作电压)或稍高Vrwm的ESD静电元件。

在这个"万物智联"的时代，手机导航、无线耳机、智能家居这些我们每天使用的设备，都离不开重要部件——射频天线。它就像电子设备的"信号收发员"，负责把我们的语音、视频、定位信息转化成电磁波发送出去，同时接收来自四面八方的无线信号。

不同设备使用的信号频道不同：手机通话使用的700-3500MHz频段;车载导航依赖的GPS系统使用1175-1227MHz和1575MHz三个专用频段;蓝牙使用频段为2.4 GHz，Wi-Fi频段则主要在2.4 GHz、5 GHz和6GHz。工程师们设计这些天线时，需要让信号传输稳定，确保我们刷视频不卡顿、导航不偏移、智能家居随时在线。

就像脱毛衣时的静电，手机和智能手表的天线每天要经历数十次静电"攻击"。这些看不见的静电电压高达上千伏，当天线越做越小时，精密电路变得脆弱，一次静电冲击就可能导致故障。为这些精密天线设计防静电保护，成为设备可靠性的关键。

为应对静电威胁，工程师为天线加装TVS防护元件。这个微型"安全阀"能在静电突袭时瞬间导通，将上千伏的电流释放掉，避免损坏核心芯片，让设备经得起日常摩擦静电的考验。

选择TVS我们要考虑选择合适的Vrwm 的ESD二极管，射频信号功率对应的峰值电压也不同，因此选择TVS工作电压也不同。下表是阻抗匹配为50Ω，不同射频信号功率对应的峰值电压。

RF Power(dBm)功率	Vrf(V)峰值电压
20	3.16
25	5.62
30	10.00
31	11.22
32	12.59
33	14.13
34	15.85
35	17.78
36	19.95
50Ω系统不同功率对应峰值电压

 

上海雷卯EMC小哥匹配天线用的VRWM(反向工作电压)有多种电压， 从1.0V 到24V颗可以选择。

应用于天线系统的ESD二极管参数选择需要关注的主要参数：

ESD二极管 的VRWM电压一定要高于信号的峰值最高电压。

ESD 二极管抗静电标准高于客户要求标准。

根据频率，选择低结电容CJ 的ESD, 避免影响天线收发信号失真。

考虑射频信号接收IC能承受电压范围，如果承受电压低，可以考虑用带有Snapback(回扫)的ESD, 测试静电防护更佳。

以下上海雷卯整理列出的可应用于不同天线信号接口的ESD保护器件：

Part Number	Vrwm (V)	VB(V)	VCmax@A	C(PF)	Features	ESD per IEC61000-4-2 (Air)/(Contact)	Package
ULC0121CDN	1.0	1.4	6V@4A	0.35	1 CH.Bi.	±15kV/±12kV	DFN0603
ULC0142CDN	1.0	4	6V@6A	0.65	1 CH.Bi.	±22kV/±20kV	DFN1006
ULC01521CDN	1.5	6	2.9V@4A	0.2	1 CH.Bi. Snapback	±15kV/±12kV	DFN0603
ULC0321C13	3.3	5	15V@3A	0.13	1 CH.Bi.	±20kV/±20kV	DFN0603
ULC0321CDNH	3.3	4	5.5V@6A	0.26	1 CH.Bi. Snapback	±20kV/±15kV	DFN0603
ULC0322P10LV	3.3	3.5	5V@10A	0.6	1 CH.Bi. Snapback	±30kV/±30kV	DFN0603
ULC0342P	3.3	3.5	5V@10A	0.6	1 CH.Bi. Snapback	±30kV/±30kV	DFN1006
ULC0342CDNH	3.3	4	5.5V@6A	0.22	1 CH.Bi. Snapback	±20kV/±15kV	DFN1006
ULC0521CDNH	5	6	5.5V@6A	0.26	1 CH.Bi. Snapback	±20kV/±15kV	DFN0603
ULC0521C13	5	6	15V@3A	0.13	1 CH.Bi.	±20kV/±20kV	DFN0603
ULC0542CDNH	5	8	6V@5A	0.5	1 CH.Bi. Snapback	±25kV/±20kV	DFN1006
ULC0542C	5	6.5	25V@4A	0.3	1 CH.Bi.	±25kV/±22kV	DFN1006
ULC0511CDNH	5	6	7V@9A	0.3	1 CH.Bi. Snapback	±25kV/±25kV	DFN1006
ULC0811CDN	8	9.5	26V@3.5A	0.3	1 CH.Bi.	±25kV/±20kV	DFN1006
ULC1211CDNH	12	13.3	14V@6A	0.18	1 CH.Bi. lSnapback	±15kV/±10kV	DFN1006
ULC1542C	15	16.7	35V@2.5A	0.3	1 CH.Bi.	±30kV/±25kV	DFN1006
ULC1811CDN	18	19.5	40V@2A	0.3	1 CH.Bi.	±25kV/±15kV	DFN1006
ULC1811CDNH	18	22	6V@5A	0.5	1 CH.Bi. Snapback	±15kV/±15kV	DFN1006
ULC2411CDNLV	24	25	40V@1A	0.3	1 CH.Bi.	±20kV/±20kV	DFN1006
ULC2442CS	24	30	6V@5A	0.5	1 CH.Bi. Snapback	±15kV/±15kV	DFN1006

Leiditech雷卯电子致力于成为电磁兼容解决方案和元器件供应领导品牌，供应ESD，TVS，TSS，GDT，MOV，MOSFET，Zener，电感等产品。雷卯拥有一支经验丰富的研发团队，能够根据客户需求提供个性化定制服务，为客户提供最优质的解决方案。