【经验】高频PCB板的线路设计要点分享

时间： 2019-12-12 来源：鸿运通

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因为5G市场的发展：智能汽车、通信等方面都需要用到高频PCB板，尤其是通讯领域，需要高频高速的配置。我们现在是4G网络，接下来5G是现在4G的20倍，也就意味着我们下载一个电影只需要几秒钟，通讯高频高速的要求，必将需要高频板的硬件，罗杰斯高频板、高频陶瓷板会有一个新的需求突破点。

图1 板材（罗杰斯4533）

图2 板材 TACONIC RF-30A

一，高频板板材

通讯高频多需要高频材料，以罗杰斯为首的高频材料需要进口，周期会比较长；部分陶瓷高频pcb也需要用到进口的陶瓷板料。

图3 鸿运通常用罗杰斯板材信息

二，线路设计：

高频信号会产生电磁场，向导线四周辐射，并且有趋肤效应，传输线不能直接使用导线，需要考虑走线方式、电容、电感、阻抗等因素。传输高频使用如下几种方式：

波导：

金属外壳+空腔或者介质腔，传输微波。后面的几种都是波导的异构，包括平行双导线、同轴线、平行平板波导、矩形波导、圆波导、微带线、平板介质光波导和光纤。

同轴电缆：

波导的变形即将金属空腔外壳分为上下两部分，上部分变为一根导线，下部分变为一个封闭的结构。

微带线(Microstrip)：

微带线(Microstrip)是一根带状导线(信号线)，与地平面之间用一种电介质隔离开。因为微带线一面是FR4（或者其他电介质）一面是空气（介电常数低）因此速度很快，利于走对速度要求高的信号，对于一般FR4的板材，1inch微带线对应的走线延时约140ps。从图中可以形象的看出，微带线是在PCB表面走线，并且不能进行铺铜。

带状线(Stripline)

带状线（Stripline)是一条置于2个平行的地平面（或电源平面）之间的电介质之间的一根高频传输导线。一般来说，地平面与导线之间是绝缘介质。如果线的厚度和宽度、介质的介电常数以及两层导电平面间的距离是可控的，那么线的特性阻抗也是可控。

共面带状线(CPS)（共面波导(Coplanar Waveguide) ）（共面微带线）：

即在微带线的基础上，天线一面也加上屏蔽层，它和微带线、带状线PCB走线设计常用。

设计时需要注意的问题：

在传输线与天线接触的地方，会产生损耗。

线转角设计：

粗线尽可能斜角，细线没法斜角就用圆滑过渡的方式

阻抗匹配：

在负载（天线）和传输线的接触处，如果两者的阻抗不相同，驻波比（驻波）不为1，即有回波损耗，使性能下降，所以要做好阻抗匹配，阻抗匹配要根据线宽、线长、板材、信号频率等等来计算，50欧姆成为了大多数射频传输线的阻抗标准，大多数天线是50Ω，所以一般应用我们设计传输线时也设计50欧姆，有些传输线可能不同比如同轴电缆是120Ω。

阻抗可以手工计算，但是耗时长并且容易计算错误，可以使用软件来自动计算，鸿运通计算软件“APPCAD”计算特性阻抗，计算“APPCAD”示意图：

设置实例：

FR-4为PCB材料，参数可以根据PCB生产厂商或者自己的要求做。

根据上述，在设计微带线阻抗既定的PCB走线时，既可以置于一个表层之上，在这些阻抗因素之外，还有许多其他考虑因素。

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