高頻PCB設計:射頻電路的布局的走線

2020-11-23 電子發燒友

高頻PCB設計:射頻電路的布局的走線

吳川斌的博客 發表於 2020-03-22 11:48:00

1、射頻電路的布局和連接儘可能地短

由於傳輸線拐角處的阻抗突變會造成信號反射，高頻信號將作為電磁場能量輻射到空間中。結果，經「拐角」之後的信號電平值可能下降。 因此，在設計高頻電路時，必須精心設計RF布局以使得RF走線拐角角度儘可能的小。

設計RF電路時，如果板上有足夠的空間，則將RF相關元器件布置成儘可能直線化。 通過直線化布局布線布線，可以避免信號反射，防止信號電平值降低，以滿足設計指標。

設計要點：在低頻電路的時，信號走線成直角也可以正常工作。 然而，在高頻電路中，即使走線銅箔寬度的細微變化也會產生影響，因為走線寬度變化，特徵阻抗就會受到影響，發生信號反射，降低信號電平值，達不到設計指標。

2、在RF走線的拐角處通過放置元件或者圓弧走線的方式來降低特性阻抗突變造成的影響


還是圍繞老wu第一點說的【避免特徵阻抗突變】的原則，如果板上空間富裕，優先通過布局實現RF走線的短和直，如果布局空間不允許，需要拐角走線，一定避免直角或45°拐角走線，要走圓弧走線，如果實在要走直角了，可以通過放置元件通過元件的擺位的方式來替代走線來做90°角的轉折，這樣可以最大化避免阻抗突變造成的信號反射影響。


設計要點：在高頻電路的情況下，重要的是改善RF線路的布局，即遵循【避免特徵阻抗突變】的原則

3、為接地焊盤單獨接地，避免共用接地過孔


設計高頻電路時，必須認真處理RF信號走線和GND之間的連接。 在上圖的反例中，RF元件的接地焊盤共用一個接地過孔與GND平面連接。

下圖的改進實例中，為每個接地焊盤就近打了接地過孔與GND平面連接，接地環路更小，將噪聲降至最低。

設計要點：與常規電路相比，高頻電路對於與GND的連接必須嚴格處理，為每個接地焊盤單獨提供一個接地過孔以最短的途徑與地平面進行連接。

4、射頻巴倫差分走線要保持對稱


設計高頻電路時，必須注意同一電路部分的接線。 比如上面的反例圖示是射頻巴倫（balun）電路，左右走線不對稱。

下圖改進的巴倫電路，縮短射頻信號走線長度並且左右對稱。

設計要點: 在高頻電路的情況下，布線的影響很大。

5、RF信號走線50歐阻抗隔層參考儘量擴大挖空區域

對於具有RF/高速信號混合的PCB、RF射頻信號走線需要控50歐阻抗，高速傳輸線也需要控阻抗，比如常見的單獨50歐差分100歐，高速傳輸線為了有更多的空間走線，儘量走小的線寬，比如BGA區域4mil線寬/線距，但射頻信號為了避免插入損耗（Insertion Loss），插入損耗主要包括介質損耗、導體損耗、輻射損耗和洩露損耗幾個部分，是各種損耗成分的總和。射頻信號適當加大走線線寬可以降低插入損耗，但線寬也不是越大越好，對於微波及毫米波的電路應用，較寬的線寬容易產生不必要的雜散信號，影響信號的傳輸。

一般RF走線線寬20mil，以對應0402的焊盤，但要滿足50歐的阻抗，寬的線寬就意味著走線與參考層的距離要拉大（影響阻抗的因素包括介質厚度、介電常數、線寬、銅厚、阻焊油墨厚度，但其中介質厚度和線寬的影響最為顯著，一般控阻抗要麼調線寬要麼控介質厚度）。

高速傳輸線線寬4mil、射頻走線需要20mil，如果都是參考同一個平面，介質厚度是固定的，那就滿足不了不同線寬控到同一阻抗。鑑於高速傳輸線需要控阻抗的走線較多，所以就拿射頻走線來做調整，拉大介質厚度的方法就是隔層參考控阻抗，比如走線在頂層，把第二層挖空，參考第三層的平面，達到比較厚的介質厚度。

但是這個挖空也是有講究的，老wu看到有的同學直接複製頂層的射頻走線到第二層作為參考層的挖空區域，但…這個挖空區域還不夠寬，要避免第二層的銅箔對阻抗造成影響，第二層的挖空區域要儘量大，至少也要3倍的射頻走線的線寬。

來源：吳川斌的博客

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴

相關焦點

  • 電巢:射頻和數模電路PCB一般布局設計指南
    另外還應明確主要射頻器件功率、散熱、增益、隔離度、靈敏度等指標以及濾波、偏置、匹配電路的連接，對功放電路還應得到器件手冊推薦的匹配走線要求或射頻場分析軟體仿真得到的阻抗匹配電路指導。如果對正確補償方法存在任何不確定性，並且設計要求高性能傳輸線，則應利用電磁仿真器對彎角建模。 傳輸線的換層 如果布局約束要求將傳輸線換至不同的電路板層，建議每條傳輸線至少使用兩個過孔，將過孔電感負載降至最小。一對過孔將傳輸電感有效減小50%，應該使用與傳輸線寬相當的最大直徑過孔。
  • RF射頻電路設計規範,必看!
    但是RF電路的設計就跟電磁幹擾一樣，一直是工程師們最難解決的問題。想要成功設計出一塊好的RF電路，就必須要仔細將整個設計過程中每個步驟和細節都要仔細規劃，穩中求勝。 射頻電路的設計和普通pcb的設計，在理論上有很多的不一樣。首先，射頻電路存在不確定性，但是這並不妨礙我們可以設計出一塊好的射頻電路，其實是射頻電路的設計當中，還是有很多的規則技巧可以使用的。
  • 模組射頻電路PCB設計方案
    PCB上的射頻電路來實現的，並且需要專業的設計和仿真分析工具。現將模組射頻電路PCB設計分享給大家。 在模塊和天線連接器（或饋點）之間預留一個π型電路（兩個並行器件接地腳要直接接到主地）供天線調試。 在 PCB 走線時，此信號走線控制 50Ω。產品的射頻性能與此走線密切相關。
  • 電巢:射頻電路PCB設計有哪些難點?如何改善?
    射頻（RF）PCB 設計，在目前公開出版的理論上具有很多不確定性，常被形容為一種「黑色藝術」。通常情況下，對於微波以下頻段的電路（ 包括低頻和低頻數字電路）， 在全面掌握各類設計原則前提下的仔細規劃是一次性成功設計的保證。對於微波以上頻段和高頻的PC 類數字電路，則需要2~3 個版本的 PCB 方能保證電路品質。
  • 超實用70個問答的高頻PCB電路設計(一)
    27、另一種作法是在確保數/模分開布局，且數/模信號走線相互不交叉的情況下，整個 PCB板地不做分割，數/模地都連到這個地平面上。道理何在?　　數模信號走線不能交叉的要求是因為速度稍快的數位訊號其返回電流路徑(return current path)會儘量沿著走線的下方附近的地流回數位訊號的源頭，若數模信號走線交叉，則返回電流所產生的噪聲便會出現在模擬電路區域內。
  • 射頻PCB的設計要點你知道多少
    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。
  • 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。
  • 案例圖解射頻PCB設計要點
    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。
  • PCB三種特殊走線技巧:直角走線,差分走線,蛇形線
    布線(Layout)是pcb設計工程師最基本的工作技能之一。走線的好壞將直接影響到整個系統的性能，大多數高速的設計理論也要最終經過Layout得以實現並驗證，由此可見，布線在高速pcb設計中是至關重要的。下面將針對實際布線中可能遇到的一些情況，分析其合理性，並給出一些比較優化的走線策略。
  • 電路抗幹擾設計原則匯總
    2、地線的設計 （1） 模擬地和數字地分開； （2） 儘量採用單點接地； （3） 儘量加寬地線； （4） 將敏感電路連接到穩定的接地參考源； （5） 對pcb板進行分區設計，把高帶寬的噪聲電路與低頻電路分開； （6） 儘量減少接地環路（所有器件接地後回電源地形成的通路叫「地線環路」）的面積。
  • PCB布局布線的相關基本原理和設計技巧
    在電子產品設計中，PCB布局布線是重要的一步，PCB布局布線的好壞將直接影響電路的性能。但是隨著信號頻率不斷提升，很多時候，工程師需要了解有關PCB布局布線的基本的原則和技巧，才可以讓自己的設計完美無缺。 下面涵蓋了PCB布局布線的相關基本原理和設計技巧，以問答形式解答了有關PCB布局布線方面的疑難問題。 1 PCB布局布線的相關基本原理和設計技巧 1、[問] 高頻信號布線時要注意哪些問題？
  • 電路設計布局布線經驗與技巧總結
    印刷電路板的設計 SMT線路板是表面貼裝設計中不可缺少的組成之一。SMT線路板是電子產品中電路元件與器件的支撐件，它實現了電路元件和器件之間的電氣連接。隨著電子技術發展，pcb板的體積越來越小，密度也越來越高，並且PCB板層不斷地增加，因此，要求PCB在整體布局、抗幹擾能力、工藝上和可製造性上要求越來越高。
  • 如何將電源PCB關鍵布局走線優化到EMI最佳狀態
    好的電源電路設計需要良好的PCB布局走線設計來承載，PCB設計的好壞直接關係到電路最終的性能。在產品開關過程中遇到太多因PCB設計問題而導致的改版，如濾波電路和功率電路在距離和角度上設計的不合理引起近場噪聲耦合嚴重，導致多次修改EMI濾波器參數卻不能有效降低傳導噪聲，致使產品不得不重新優化布局而導致改版。而在產品開發過程中，如果能遵循一些規則，避免一些常規的錯誤，就能有效的保障產品的性能，下面就為大家介紹一些重要的PCB布局布線建議。
  • pcb多層線路板多用於哪些地方|pcb線路板分類
    也是線路板，僅僅軟的，像翻蓋手機聯接蓋與鍵正中間的電源電路用的便是軟線路板)。手機主板，功能鍵盤，是塑膠床板;滑蓋手機或者翻蓋手機的聯接線排便是柔性線路板。控制器用的一般是碳膜板。手機上板從上而下分別是射頻電路、電路、聲頻電源電路、時序邏輯電路。一般僅僅加溫的電水壺沒有線路板，輸電線支撐架立即聯接。
  • 如何使用protel電路設計軟體設計高速PCB
    為了設計出能夠可靠性工作的高速PCB 電路板，必須對設計進行充分細緻的考慮，解決布局布線時可能產生的一些不可靠的問題，縮短產品的研發周期，提高市場競爭力。 　　探討使用PROTEL 設計軟體實現高速電路印製電路板設計的過程中，需要注意的一些布局與布線方面的相關原則問題，提供一些實用的、經過驗證的高速電路布局、布線技術，提高了高速電路板設計的可靠性與有效性。
  • 從EMC角度考慮常用電路設計及PCB設計
    供電磁珠一般不可預設，其作用時防止震蕩器的高頻信號通過電源汙染外部電路。 時鐘晶片電源管腳採用LC濾波電路或者PI濾波電路；晶體外殼要做接地設計；時鐘信號分叉時在分叉後每路都設置匹配電阻，匹配電阻靠近時鐘晶片；T型網絡，或採用末端匹配。
  • PCB設計100問
    在電子產品設計中，PCB布局布線是最重要的一步，PCB布局布線的好壞將直接影響電路的性能。 現在，雖然有很多軟體可以實現PCB自動布局布線。但是隨著信號頻率不斷提升，很多時候，工程師需要了解有關PCB布局布線的最基本的原則和技巧，才可以讓自己的設計完美無缺。
  • EDA365:射頻集成電路設計中的常見問題及方案解析_騰訊新聞
    1 RF無線射頻電路設計中的常見問題 射頻(RF) PCB設計，在目前公開出版的理論上具有很多不確定性，常被形容為一種「黑色藝術」。
  • 電巢學堂:104條 PCB 布局布線技巧問答,助你畫板無憂!
    在電子產品設計中，PCB布局布線是重要的一步，PCB布局布線的好壞將直接影響電路的性能。 另外，注意高頻信號電流之回流路徑使其迴路面積儘量小(也就是迴路阻抗loop impedance 儘量小)以減少輻射， 還可以用分割地層的方式以控制高頻噪聲的範圍，適當的選擇PCB 與外殼的接地點。 12、[問] 請問射頻寬帶電路PCB的傳輸線設計有何需要注意的地方？
  • PCB射頻電路電源和接地的設計方法解析
    射頻(RF)電路的電路板布局應在理解電路板結構、電源布線和接地的基本原則的基礎上進行。本文探討了相關的基本原則，並提供了一些實用的、經過驗證的電源布線、電源旁路和接地技術，可有效提高RF設計的性能指標。考慮到實際設計中PLL雜散信號對於電源耦合、接地和濾波器元件的位置非常敏感，本文著重討論了有關PLL雜散信號抑制的方法。