EDA365:案例圖解射頻PCB設計的幾個要點

在電子產品和設備中，電路板是一個不可缺少的部件，它起著電路系統的電氣和機械等的連接作用。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，是PCB設計師的主要任務之一。布局設計不是簡單的將元器件在PCB上排列起來，或者電路得以連通就行的。實踐證明一個良好的電路設計，必須有合理的元器件布局，才能使電路系統在實體組合後達到穩定、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。尤其是在廣泛採用集成器件的今天，如果集成電路仍用接線板的方式進行安裝，那麼，不僅電路的體積龐大，而且無法穩定的進行工作。因此，在產品設計過程中，布局設計和電路設計前具有同樣重要的地位。

下面就射頻PCB設計注意事項做個簡單的介紹。

一、 布局注意事項

（1） 結構設計要求

在PCB布局之前需要弄清楚產品的結構。結構需要在PCB板上體現出來（結構與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，結構設計是根據完成後的PCB上所畫的輪廓（結構部分）進行具體設計的（如果結構已批量開模具，就另當別論了）)(螺釘類型有M2\M2.5\M3\M4等)。一般情況，外邊腔厚度為4mm；內腔寬度為3mm（點膠工藝的為2mm）；倒角半徑2.5mm。以PCB板的左下角為原點，隔腔在PCB上的位置需在格點0.5的整數倍上，最少需要做到格點為0.1的整數倍上。這樣有利於結構加工，誤差控制比較精確。當然，這需要根據具體產品的類型來設計。如下圖所示：（PCB設計完成後的結構輪廓圖）

（2） 布局要求

優先對射頻鏈路進行布局，然後對其它電路進行布局。

射頻鏈路布局注意事項根據原理圖的先後順序（輸入到輸出，包括每個元件的先後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大，比如π網。）進行布局，布局成「一」字形或者「L」形。具體如下圖所示：

在實際的射頻鏈路布局中，因受產品的空間限制，不可能完全實現「一」字型布局，這就迫使我們將布局成「U」形。布局成U形並不是不可以，但需要在中間加隔腔將其左右進行隔離，做好屏蔽。至於為什麼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行隔離。這主要是因為需要隔離部分非常敏感或易幹擾其它電路；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大，也需要用隔腔將其分開（若增益過大，腔體太大，可能會引起自激）。 如下圖所示：

晶片外圍電路布局

射頻器件外圍電路布局嚴格參照datasheet上面的要求進行布局，受空間限制可以進行調整（保證工藝要求的情況下，儘可能靠近晶片放置）；數字晶片外圍電路布局就不多講了。

若結構有金屬底板，PCB與底板接觸面儘量不放元器件，避免在金屬底板上面開槽。

二、 布線注意事項

根據50歐姆阻抗線寬進行布線（一般都需要做隔層參考），儘量從焊盤中心出線，走線成直線，儘量走在表層。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。如果遇到器件走線匹配要求的，請嚴格按照datasheet上面的參考值長度及形狀走線。比如，一個放大管與電容之間的走線長度(或電感之間的走線長度)要求等等。如下圖所示：

在進行PCB設計時，為了使高頻電路板的設計更合理，抗幹擾性能更好，應從以下幾方面考慮（通用做法）：

（1） 合理選擇層數

在PCB設計中對高頻電路板布線時，利用中間內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、縮簡訊號線長度、降低信號間的交叉幹擾。

（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的發射和相互之間的耦合，及減小信號反射。

（3） 走線長度

走線長度越短越好，兩根線並行距離越短越好。

（4） 過孔數量

過孔數量越多越好。

（5） 層間布線方向

層間布線方向應該取垂直方向，就是頂層為水平方向，底層為垂直方向，這樣可以減小信號間的幹擾。

（6） 敷銅

增加接地的敷銅可以減小信號間的幹擾。

（7） 包地

對重要的信號線進行包地處理，可以顯著提高該信號的抗幹擾能力，當然還可以對幹擾源進行包地處理，使其不能干擾其他信號。

（8） 信號線

信號走線不能環路，需要按照菊花鏈方式布線。

三、 接地處理

（1） 射頻鏈路接地

射頻部分採用多點接地方式進行接地處理。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，且間距儘量保持一致。射頻通路上對地電容電阻的接地焊盤，儘量就近打接地孔。器件上的接地焊盤都需要打接地過孔。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方式放置，如下圖所示。

PCB與隔腔接觸位置需要開窗，如下圖所示：

PCB底層接地銅皮與底板接觸的地方都需要開窗處理（該層信號線不允許開窗），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（需要了解結構知識）

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：隔腔每個交叉的地方放置一個螺釘。在實際設計中，實現比較難，可以根據模塊電路功能進行適當調整。但不管怎樣，腔殼四個角上必須都有螺釘。如下圖所示：

PCB與底座之間的螺釘放置方法：腔殼中的每個小腔內都需要有螺釘，視腔大小而定螺釘數量（腔越大，放置的螺釘就多）。一般原則是在腔的對角上放置螺釘。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程中不致PCB板變形。如下圖所示（腔內螺釘）：