射频板（传输线/PCB叠层/电源退耦/过孔/电容/电感）设计注意事项详解

今天，深圳市华邦鑫科技有限公司的小编和大家一起来详细学习射频板（微波射频电路板）设计时主要注意细则与事项。

概述

近几年来，由于蓝牙设备、无线局域网（WLAN）和用电话的需求与增长，促使我们越来越关注射频板（微波射频电路板）的设计技巧，射频板（微波射频电路板）设计如同电磁干扰(EMI）问题一样，甚为头痛。若想要一次成功，须事先仔细规划，主要分为以下五个部分。

一、传输线：

传输线注意事项

1.为保持射频线路特性阻抗的连续性，射频布线宽度和线间距需保持一致，不发生突变；

2.通过射频板阻抗计算工具确保阻抗线路按照50Ω特性阻抗设计，并确定线宽和铺地间距以及线路结构；

3.尽量缩短传输线的长度，长的传输线将带来衰减，不同的线路使用不同粗细的走线，如电源就尽可能粗些；

4.铺地间距与参考面厚度没有直接关系，带状线与微带线的基本区别为微带线在表层，带状线在内层，因此微带线与带状线不可能转化；

5.为射频传输线提供一个干净，没有干扰的，同时没有任何射频信号线通过其下穿过的镜像地，以提供一个良好的射频信号信号回路；

6.根据50Ω特性阻抗所需的线宽和铺地间距，选择正确的传输线类型（微带线或带状线）；

7.避免射频传输线的直角，必须需要拐角时应进行直角补偿，见图：

8.射频信号线上尽量不要出现分叉或者之脚，都会对射频阻抗产生影响；

9.不要在射频传输线上设置测试点；

10.不要在射频传输线上平行布置任何线路，这样的线路会增加线与线之间的耦合。

二、PCB射频板（微波射频电路板）叠层：

PCB射频板（微波射频电路板）叠层注意事项

射频板（微波射频电路板）设计PCB叠层时，推荐使用四层板结构，层设置架构如下图：

【Top layer】射频IC和元件、射频传输线、天线、去耦电容和其他信号线

【Layer 2】地平面

【Layer 3】电源平面

【Bottomlayer】非射频元件和信号线

完整的电源平面提供极低的电源阻抗和分布的去耦电容，同时射频信号线有一个完整的参考地，为射频信号提供完整恒定不变的参考，有利于射频传输线阻抗的连续性。

深圳市华邦鑫科技有限公司主要从事高频微波射频印制电路板，以PCB高频板快样和中小批量为主。产品主要有：微波射频高频板、Rogers罗杰斯高频板、Rogers多层高频混压板、Rogers射频板、Taconic微波板、Taconic多层线路板、Arlon微带天线板、ARLON高频板、F4BM天线板、F4BM多层混压板、射频功放PCB板、ZYF天线板、中英高频互调线路板、F4B天线板、特种电路板，对功分器、移相器、耦和器、合路器、功放、干放、基站、射频天线、4G天线/5G天线所使用的高频线路板。

地平面设计规则

1、作为射频信号线镜像回流地的平面要完整，并且独立定义，同时不要有任何其他信号线在地平面上布置；

2、尽量不要将地平面做分地处理，除非保证在地平面上电流不会形成环流；

3、对于高密度电路板（例如含CSP封装）不建议使用2层电路板，尽可能采用射频板（微波射频电路板）四层板（高频纯压板或者高频混压板）进行设计；

4、射频信号线下的地平面要尽可能的宽，地平面过窄会引起寄生参数同时增加衰减；

5、地平面、顶层的地已经连接两层的过孔，应尽量保证射频信号线做到完全的“屏蔽”，以增加产品的EMC能力；

6、对于Top Layer和Bottom Layer空白部分，建议做铺地处理，并且通过间距不大于λ/20的过孔将各部分地连在一起；

7、同时建议通过地孔将电源平面包裹起来，避免不必要的电子辐射。

通常电源层相对于地层需要满足“20H”原则，“20H原则”是指要确保电源平面边缘比地平面（0V参考面）边缘至少缩进相当于两个平面之间间距的20倍，其中H就是指电源平面与地平面之间的距离，在20H时可以抑制70%的磁通泄漏，有效的提升EMI性能。

三、电源退耦：

电源退耦注意事项

电源供电需要通过退耦电容滤除电源的噪声，如图，避免噪声在不同设备（IC）之间流转，同时电源噪声会增加频率合成器的相位噪声，降低接收机的接收灵敏度，增加信号的杂散，对电路性能具有诸多不利影响。

电源退耦建议

1、退耦电容放置离电源越近越好；

2、为每个退耦电容就近连接到地，尽量避免共用地过孔；

3、供电电源经过退耦电容后进入IC，在退耦电容和IC管脚之间不要放置过孔；

4、对于设置了独立电源层的电路板，使用独立的过孔为每个用电“单位”供电，不要共用电源过孔。

5、退耦电容容值越小离供电管脚越近，为了达到对不同频率噪声进行退耦，常使用一大一小的电容组合。

6、尽量将退耦电容和电源设置在同一个平面，如果无法将所有的电容放置在同一个平面，优先小容值的电容。

过孔注意事项

过孔是连接不同信号层的关键“装置”，然而他具有极高的寄生参数，会带来很多寄生干扰和问题。

四、射频板（微波射频电路板）过孔：

过孔规则

1、使用尽可能的多的过孔连接不同层，且间隔不大于信号波长的λ/20；

2、“地孔伴随”，在信号线附近设置尽可能的多的过孔，以降低过孔的寄生电感；

3、尽量避免射频信号跨层；

4、焊盘和焊点不要共用过孔，尽量独立；

5、可以使用地孔来隔离干扰源和敏感电路；

6、QFN封装的器件，其底部焊盘尽可能多的过孔；

首先需要根据成本和信号质量两方面考虑，选择合理的过孔大小，过孔越小其寄生参数越小，但其成本也越高。

电源和地的引脚推荐就近打过孔，过孔和引脚之间的引线越短越好，越短其寄生参数对电路影响越小。

五、电容、电感和注重细节才能奏效

电容、电感

电容使用规则

1、射频电路常使用C0G/NP0两种规格的电容，两种均属于温度补偿型电容，温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃，电容量随频率的变化小于±0.3ΔC，NPO电容的漂移或滞后小于±0.05%；

2、射频板（微波射频电路板）射频电路常采用高Q的电容；

3、晶振的负载电容，常使用C0G/NP0两种规格的电容；

4、用于匹配的电容，应工作在其自谐振频率（SRF）以下；

5、用于退耦的电容，一般采用X5R或X7R即可（根据温度决定）；

6、建议使用小封装的电容（如0201或0402），降低寄生参数对射频电路的影响；

7、对于已经匹配的射频板（微波射频电路板）射频信号线路的隔直电容，最好采用SRF与信号频率比较接近的电容，具有较低的ESR，减小信号的衰减；

8、退耦电容采用SRF对应值的电容，因为电容在自谐点附近阻抗较小，因此去耦电容都有一定的工作范围，只有在自谐点附近电容才有较好的去耦作用。

电感使用规则

1、采用高Q值的电感用于匹配电路，应工作在其自谐振频率（SRF）以下；

2、用于滤波的电感，应使用其自谐振频率接近噪声频率；

3、相邻电感不要平行放置，应尽量增加距离或垂直放置；

4、射频陶瓷电感具有价格优势和较高的SRF，但是其Q值较低且耐流较小，尤其高感值的电感，使用时需仔细阅读器件手册；

5、绕线电感具有极低的直流电阻，高的Q值和较大的耐流;综合绕线电感的性能优于陶瓷电感，但成本较高。