射頻PCB的設(shè)計(jì)要點(diǎn)你知道多少

在電子產(chǎn)品和設(shè)備中，電路板是一個(gè)不可缺少的部件，它起著電路系統(tǒng)的電氣和機(jī)械等的連接作用。如何將電路中的元器件按照一定的要求，在PCB上排列組合起來(lái)，是PCB設(shè)計(jì)師的主要任務(wù)之一。布局設(shè)計(jì)不是簡(jiǎn)單的將元器件在PCB上排列起來(lái)，或者電路得以連通就行的。實(shí)踐證明一個(gè)良好的電路設(shè)計(jì)，必須有合理的元器件布局，才能使電路系統(tǒng)在實(shí)體組合后達(dá)到穩(wěn)定、可靠的工作。反之，如果元器件布局不合理，它將影響到電路板的工作性能，乃至不能工作。尤其是在廣泛采用集成器件的今天，如果集成電路仍用接線板的方式進(jìn)行安裝，那么，不僅電路的體積龐大，而且無(wú)法穩(wěn)定的進(jìn)行工作。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，布局設(shè)計(jì)和電路設(shè)計(jì)前具有同樣重要的地位。

下面就射頻PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)做個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

一、 布局注意事項(xiàng)

1） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

在PCB布局之前需要弄清楚產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)需要在PCB板上體現(xiàn)出來(lái)（結(jié)構(gòu)與PCB接觸部分，即腔殼位置及形狀）。比如腔殼的外邊厚度大小，中間隔腔的厚度大小，倒角半徑大小和隔腔上的螺釘大小等等（換句話說(shuō)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)完成后的PCB上所畫的輪廓（結(jié)構(gòu)部分）進(jìn)行具體設(shè)計(jì)的（如果結(jié)構(gòu)已批量開(kāi)模具，就另當(dāng)別論了））（螺釘類型有M2M2.5M3M4等）。一般情況，外邊腔厚度為4mm；內(nèi)腔寬度為3mm（點(diǎn)膠工藝的為2mm）；倒角半徑2.5mm。以PCB板的左下角為原點(diǎn)，隔腔在PCB上的位置需在格點(diǎn)0.5的整數(shù)倍上，最少需要做到格點(diǎn)為0.1的整數(shù)倍上。這樣有利于結(jié)構(gòu)加工，誤差控制比較精確。當(dāng)然，這需要根據(jù)具體產(chǎn)品的類型來(lái)設(shè)計(jì)。如下圖所示：（PCB設(shè)計(jì)完成后的結(jié)構(gòu)輪廓圖）

2） 布局要求

優(yōu)先對(duì)射頻鏈路進(jìn)行布局，然后對(duì)其它電路進(jìn)行布局。

射頻鏈路布局注意事項(xiàng)根據(jù)原理圖的先后順序（輸入到輸出，包括每個(gè)元件的先后位置和元件與元件之間的間距都有講究的。有的元件與元件之間距離不宜過(guò)大，比如π網(wǎng)。）進(jìn)行布局，布局成“一”字形或者“L”形。具體如下圖所示：

在實(shí)際的射頻鏈路布局中，因受產(chǎn)品的空間限制，不可能完全實(shí)現(xiàn)“一”字型布局，這就迫使我們將布局成“U”形。布局成U形并不是不可以，但需要在中間加隔腔將其左右進(jìn)行隔離，做好屏蔽。至于為什么要做屏蔽我就不多講了。如下圖所示：

還有一種在橫向也需要添加隔腔。即，用隔腔把一字形左右進(jìn)行隔離。這主要是因?yàn)樾枰綦x部分非常敏感或易干擾其它電路；另外，還有一種可能就是一字形輸入端到輸出端這段電路的增益過(guò)大，也需要用隔腔將其分開(kāi)（若增益過(guò)大，腔體太大，可能會(huì)引起自激）。 如下圖所示：

芯片外圍電路布局

射頻器件外圍電路布局嚴(yán)格參照datasheet上面的要求進(jìn)行布局，受空間限制可以進(jìn)行調(diào)整（保證工藝要求的情況下，盡可能靠近芯片放置）；數(shù)字芯片外圍電路布局就不多講了。

若結(jié)構(gòu)有金屬底板，PCB與底板接觸面盡量不放元器件，避免在金屬底板上面開(kāi)槽。

二、 布線注意事項(xiàng)

根據(jù)50歐姆阻抗線寬進(jìn)行布線（一般都需要做隔層參考），盡量從焊盤中心出線，走線成直線，盡量走在表層。在需要拐彎的地方做成45度角或圓弧走線，推薦在電容或電阻兩邊的焊盤作為拐點(diǎn)。如果遇到器件走線匹配要求的，請(qǐng)嚴(yán)格按照datasheet上面的參考值長(zhǎng)度及形狀走線。比如，一個(gè)放大管與電容之間的走線長(zhǎng)度（或電感之間的走線長(zhǎng)度）要求等等。如下圖所示：

在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)，為了使高頻電路板的設(shè)計(jì)更合理，抗干擾性能更好，應(yīng)從以下幾方面考慮（通用做法）：

1） 合理選擇層數(shù)

在PCB設(shè)計(jì)中對(duì)高頻電路板布線時(shí)，利用中間內(nèi)層平面作為電源和地線層，可以起到屏蔽的作用，有效降低寄生電感、縮短信號(hào)線長(zhǎng)度、降低信號(hào)間的交叉干擾。

2） 走線方式

走線必須按照45°角拐彎或圓弧拐彎，這樣可以減小高頻信號(hào)的發(fā)射和相互之間的耦合，及減小信號(hào)反射。

3） 走線長(zhǎng)度

走線長(zhǎng)度越短越好，兩根線并行距離越短越好。

4） 過(guò)孔數(shù)量

過(guò)孔數(shù)量越多越好。

5） 層間布線方向

層間布線方向應(yīng)該取垂直方向，就是頂層為水平方向，底層為垂直方向，這樣可以減小信號(hào)間的干擾。

6） 敷銅

增加接地的敷銅可以減小信號(hào)間的干擾。

7） 包地

對(duì)重要的信號(hào)線進(jìn)行包地處理，可以顯著提高該信號(hào)的抗干擾能力，當(dāng)然還可以對(duì)干擾源進(jìn)行包地處理，使其不能干擾其他信號(hào)。

8） 信號(hào)線

信號(hào)走線不能環(huán)路，需要按照菊花鏈方式布線。

三、 接地處理

1） 射頻鏈路接地

射頻部分采用多點(diǎn)接地方式進(jìn)行接地處理。射頻鏈路鋪銅間隙一般20mil到40mil用的比較多。兩邊都需要打接地孔，且間距盡量保持一致。射頻通路上對(duì)地電容電阻的接地焊盤，盡量就近打接地孔。器件上的接地焊盤都需要打接地過(guò)孔。如下圖所示：

2） 腔殼接地孔

為了讓腔殼與PCB板之間更好的接觸。一般打兩排接地孔且交錯(cuò)方式放置，如下圖所示。

PCB與隔腔接觸位置需要開(kāi)窗，如下圖所示：

PCB底層接地銅皮與底板接觸的地方都需要開(kāi)窗處理（該層信號(hào)線不允許開(kāi)窗），使其更好的接觸。如下圖所示（PCB板的上半部分與底座接觸）：

3） 螺釘放置（需要了解結(jié)構(gòu)知識(shí)）

為了使PCB與底座和腔殼之間有更緊密的接觸（更好的屏蔽和散熱），需要在PCB板上放置螺釘孔位置。

PCB與腔殼之間螺釘放置方法：隔腔每個(gè)交叉的地方放置一個(gè)螺釘。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)比較難，可以根據(jù)模塊電路功能進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。但不管怎樣，腔殼四個(gè)角上必須都有螺釘。如下圖所示：

PCB與底座之間的螺釘放置方法：腔殼中的每個(gè)小腔內(nèi)都需要有螺釘，視腔大小而定螺釘數(shù)量（腔越大，放置的螺釘就多）。一般原則是在腔的對(duì)角上放置螺釘。SMA頭或其他連接器旁邊必須放置螺釘。在SMA頭或連接器在插拔過(guò)程中不致PCB板變形。如下圖所示（腔內(nèi)螺釘）：