高频PCB设计与制作要点

时间： 2021-06-20 来源：金倍克

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本文中，国内专注线路板的生产厂商金倍克将详尽分析高频PCB设计与制作要点。

（1）线条宽度

高频PCB光纤传输的线宽设计需要根据匹配电阻理论。当输入输出阻抗与光纤传输匹配电阻时，系统输出功率最大（信息总输出功率最少），输入输出反射最少。对于微波射频控制电路，匹配电阻设计时需要考虑到器件的工作点。TTL和CMOS逻辑信号线的传输数据性能很高，这是并没有考虑到的。但在50欧姆等低阻抗高频电路中，一般需要信号线无孔是必须考虑到的。

（2）光纤传输间串扰

当两条平行微带线相互间的间距很小时，耦合会引发彼此之间的串扰，影响光纤传输的特性阻抗。应注意50欧姆和75欧姆的高频电路，并在电路原理中采取一定的有效措施。在实际的电路原理中，也使用了这样的耦合性能，如移动传输数据输出功率的测量和输出功率控制。

线间耦合度设置成C，C的大小与εR、w/d、s和直线长度L有关，间距s越小，耦合越强，L越长，耦合越强。例如，为了更好地提高感知能力，使用这样的性能制作了一个50欧姆的定向耦合器。

为了更好地降低信号线相互间的串扰，建议如下：

A.高频或高速数据的并行信息相互间的间距大于线宽的两倍。

B.尽最大的努力减少信号线平行时的长度。

C.高频板里的小信息和弱信息要避开电源、逻辑信号线等等具有强干扰源的线路。

（3）通孔保护接地的电磁分析

不论是IC器件管脚保护接地还是别的阻容器件保护接地，需要高频电路中的保护接地通孔尽量接近管脚。其理论基础是：高频信息的保护接地路径等效于理想的输电线路终端设备保护接地。

由于地线较短，保护接地光纤传输相等于一个感应阻抗（n-ph级），保护接地通孔也近似相等于一个感应阻抗，影响高频信息的滤波效果。这就是为什么地面通孔尽可能接近销的原因。为了更好地降低光纤传输的感性负载，微波射频控制电路需要多个保护接地针孔，这相等于增加低频控制电路的保护接地电流容量，保证所有接地点均等于0级。

（4）电源滤波器

为了更好地减小信息逻辑对电源的影响（过冲），TTL和CMOS控制电路在电源管脚附近增加了滤波电容。但仅在高频和微波射频控制电路中采取这样的措施是不够的。以下是一个制造过程的例子来说明高频信息对电源的干扰。

这两种模式的高频信息都会对电源造成高频干扰，影响别的功能控制电路。除去电源管脚和滤波电容之外，串联电感还可以抑制高频干扰。所以串联电感的选用和工作时的频率有关。基础是，如果电源管脚的过滤足以超过1m的高频干扰，那其中c=0.1uf，则选用l=1uh电感。外接电源集电极开路信息管脚加电感时请小心，是因为电感相等于匹配电感。

（5）防护罩

在小信息和高频信息的PCB设计中，应采取拦截措施，以降低大信息（如逻辑电平）的干扰或高频信息的电磁辐射。例如：

A.在设计数学模型低频（小于30MHz）的PCB时，除数学模型分开外，还应铺设小信息的布线区域，且地与信号线的间距大于线宽。

B.在设计大数字和模拟高频小信息PCB时，应在高频部份增加抗干扰磁环或开孔隔离措施。

C.在高频大信息PCB的设计中，高频部份需要设计独立的基本功能和拦截盒，以降低高频信息的辐射。