【经验】高频PCB电路板工艺、布局、布线设计经验

时间： 2019-09-05 来源：鸿运通

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随着通信技术的不断发展，对通信设备更加的高频，更加的高速化，因此设备用的板材也高频高速化。对高频PCB电路板的设计要求也更高。鸿运通多年来一直专注于高频PCB线路板加工，小编给大家分享下高频PCB电路板的设计经验：

一、高频板设计工艺

PCB设计最好不要超越目前厂家批量生产时所能达到的技术水平，否则无法加工或成本过高。层压多层板工艺是目前广泛使用的多层板制造技术，它是用减成法制作电路层，通过层压—机械钻孔—化学沉铜—镀铜等工艺使各层电路实现互连，最后涂敷阻焊剂、喷锡、丝印字符完成多层PCB的制造。

高频电路板加工制造中需严格控制特性阻抗之精度，而介电常数值的精度与基板材料（半固化片）的树脂含量的均匀程度密切相关。半固化片树脂含量的技术指标，是各个基板材料生产厂根据PCB厂实际成型加工工艺的不同及生产水平的能力而制定的。由于树脂量的不同，使得在半固化片的熔融粘度上有所差异及在层压工艺上也就存在着不同。这些会带来PCB在绝缘层厚度及其精度上有所差别。不同厂家、不同树脂量指标的半固化片材料所生产的多层板，在它的介电特性，特别是介电常数值上，表现出其高低及精度的不同。故提高PCB的特性高精度控制，基板材料生产厂在生产半固化片的树脂量的指标控制方面，必须要与PCB厂家达到很好的配合。

二、高频板的布局设计

高频印制电路板布局是实现射频电路设计的关键，布局方案要满足电气，机械，可加工性，可组装，可测试性，可维护性及可靠性要求。布局方案的确定原则上要求经过射频、工艺、结构、测试人员的讨论和审批。

1.物理分区原则：物理分区关键是根据单板的主信号流向规律安排主要元器件，最有效的技术是首先固定位于RF路径上的元器件，并调整其朝向以将RF路径的长度减到最小，除了要考虑普通PCB设计时的布局外，还须考虑如何减小各部分之间相互干扰和抗干扰能力，如果不可能在多个电路块之间保证足够的隔离，在这种情况下就必须考虑采用金属屏蔽罩将射频能量屏蔽在RF区域内。

2.电气分区原则：高频印制电路板布局一般分为电源,数字和模拟三部分，这三部分要在空间上分开,布局和走线不能跨区域。并尽可能将强电信号和弱电信号分开，将数字信号电路和模拟信号电路分开，完成同一功能的电路应尽量安排在一定的范围之内，从而减小信号环路面积。

高频功放单板中因阻抗匹配的原因，功放管与滤波电容器件间距很近甚至重叠放置，如图1，这种情况以射频性能考虑优先。高频器件的供电管脚一般要求很好的滤波，实现的方案一般是在供电管脚处加滤波电容，如图2。且越近效果越好。这种情况也以高频性能考虑优先。针对其他特殊器件之间的间距不符合工艺标准的，设计人员须前期与工艺人员充分沟通。

图1.功放管与滤波电容器件重叠

图2.高频器件的供电管脚与滤波电容的近距离

三、高频板的布线设计

数字、模拟信号线不跨区域布线，如果高频走线必须要穿过信号线，优选：在它们之间沿着高频走线布一层与主地相连的地；次选，保证高频线与信号线十字交叉，可将容性耦合减到最小，同时尽可能在每根高频走线周围多布一些地，并连到主地。一般，高频印制线不宜并行布线且不宜过长，如果确实需要并行布线，应在2条线之间加一条地线（地线打过孔，确保良好接地）。高频差分线，走平行线，2条平行线外侧加地线（地线打过孔，确保良好接地），印制线的特性阻抗按器件的要求设计。

原则上PCB板上高功率区至少有一整块地，最好上面没有过孔，当然，铜箔越多越好。在PCB板的每一层，应布上尽可能多的地，并把它们连到主地面。尽可能把走线靠在一起以增加内部信号层和电源分配层的地块数量。应当避免在PCB各层上生成游离地。

高频单板上的位号丝印尽量不要放置在锡面或基材上，以防止PCB加工过程中脱落。如因微带线上位号丝印不可避免需放置在锡面或基材上，建议在位号丝印区加阻焊进行控制。

成品板离子污染度，按照IPC-TM-650的2.3.25和2.3.26方法进行离子污染物试验，试验时用于清洗试样的溶剂的电阻率不小于2x106欧姆/厘米，或相等于≤1.56μg/cm2的NaCI含量。

高频信号走线如果上角，拐角处的有效线宽会增大，阻抗减小而引起反射。故要对转角进行处理。主要为切角和圆角两种方法：

a.切角适用于比较小的弯角。如图3，切角的适用频率可达10GHz；

b. 圆弧角的半径应足够大，一般来说，要保证：R>3W。如图4所示。设计上优选圆角。微带线布线PCB顶层走射频信号，射频信号下面的平面层必须是完整的接地平面，形成微带线结构。详见附录E。如图5所示。要保证微带线的结构完整性，有以下要求：

b-1.微带线两边的边缘离地平面边缘至少要有3W宽度。

b-2.层厚0.8mm、且在3W范围内，不得有非接地的过孔。

b-3.微带线边沿电场向两侧延伸，非耦合微带线间要加地铜箔，并在地铜箔上加地过孔。

b-4.微带线至屏蔽壁距离应保持为2W以上。

注：W为线宽。

微带线耦合器：主要用于检测大功率信号的强度、驻波。在要求不高且耦合度大于20dB的情况下可用两条靠近的PCB走线做成微带线耦合器，如图6所示。当要求有定向性时，耦合长度L需满足 L=λ/4，图8中W为耦合线条的宽度，原则上通常微带线阻抗为50Ω。

微带线功分器：在要求不高的情况下，可以用PCB走线做成微带线功分器，如图7所示，要求阻抗满足下列要求：Z0=50Ω，Z1=21/2Z0=70.0Ω，从功率合成点B到电阻C点之间的走线距离LBC应满足：LBC=λ/4，其中电阻阻值为100Ω。

λ/4微带线：周期正弦被间隔λ/4（即900）处的两点，互相之间的影响最小。当λ/4微带线一端直接接地，或通过高频滤波电容（如100PF）接地，即一端交流接地时，另一端相当于交流开路，对线长等于λ/4的信号来说具电感效应，其典型应用是小信号放大管或功率管的偏置与供电电路。

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超时空维修工 Lv4. 资深工程师 2020-05-05

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