射頻電路設計要點
阿新 • • 發佈：2018-10-13
三種 max str 廣泛 完成後 事情 上下 那種 信號處理 
其次，在多層板的走線中，有可能重要的射頻線要產生不可避免的交叉，這時我們就要使用我們最不想使用的東西：過孔。這樣，會有部分射頻信號線走到底層甚至中間層，但無論是哪一層，射頻走線一定會有參考平面，這時一個值得註意的問題就是不要跨層，或者說不要使地平面不連續。
過孔的放置
過孔的放置真的是一件比較復雜的事情，本文只討論那種接地的過孔。
首先，射頻走線的旁邊的地線最好能通過過孔打穿，接到底層或者中間層的地平面上，這樣可以是任何幹擾信號或者輻射有最短的到地的通路，但是，過孔與射頻信號線的距離又不能太近，否則會嚴重影響射頻信號質量，在實際的設計過程中可靈活把握，如下圖，我們看到，高亮的信號線兩層分布著很多過孔。
其次，在面積較大的地平面處，我們通常會放置很多的過孔用於連接不同層的地。這在射頻電路的布線中，要註意的就是大過孔要沒有規律的打，最好能弄成菱形的，這樣可以最大限度的抑制各種幹擾。
上圖給出了星型連接的Vcc布線方案，該圖取自MAX2826 IEEE 802.11a/g收發器的評估板。圖中建立了一個主Vcc節點，從該點引出不同分支的電源線，為RF IC的電源引腳供電。每個電源引腳使用獨立的引線在引腳之間提供了空間上的隔離，有利於減小它們之間的耦合。另外，每條引線還具有一定的寄生電感，這恰好是我們所希望的，它有助於濾除電源線上的高頻噪聲。
使用星型拓撲Vcc引線時，還有必要采取適當的電源去耦，而去耦電容存在一定的寄生電感。事實上，電容等效為一個串聯的RLC電路，電容在低頻段起主導作用，但在自激振蕩頻率(SRF)：
之後，電容的阻抗將呈現出電感性。由此可見，電容器只是在頻率接近或低於其SRF時才具有去耦作用，在這些頻點電容表現為低阻。
給出了不同容值下的典型S11參數，從這些曲線可以清楚地看到SRF，還可以看出電容越大，在較低頻率處所提供的去耦性能越好(所呈現的阻抗越低)。
在Vcc星型拓撲的主節點處最好放置一個大容量的電容器，如2.2μF。該電容具有較低的SRF，對於消除低頻噪聲、建立穩定的直流電壓很有效。IC的每個電源引腳需要一個低容量的電容器(如10nF)，用來濾除可能耦合到電源線上的高頻噪聲。對於那些為噪聲敏感電路供電的電源引腳，可能需要外接兩個旁路電容。例如：用一個10pF電容與一個10nF電容並聯提供旁路，可以提供更寬頻率範圍的去耦，盡量消除噪聲對電源電壓的影響。每個電源引腳都需要認真檢驗，以確定需要多大的去耦電容以及實際電路在哪些頻點容易受到噪聲的幹擾。
良好的電源去耦技術與嚴謹的PCB布局、Vcc引線(星型拓撲)相結合，能夠為任何RF系統設計奠定穩固的基礎。盡管實際設計中還會存在降低系統性能指標的其它因素，但是，擁有一個“無噪聲”的電源是優化系統性能的基本要素.
5.2 金屬屏蔽腔對 PCB 布局的工藝要求
5.2.1 屏蔽罩與 PCB 板接觸的罩體設計時應考慮 PCB bottom 面的器件高度，特別是插 件器件引腳伸出的高度。
5.2.2 需考慮螺絲禁布區的大小，防止組裝時損壞表層線路或器件。射頻功放板由於結 構尺寸的限制，其單板尺寸相對較小，故一般要求螺釘安裝空間（禁布區）至少在安裝孔焊 盤外側。螺釘安裝空間見表 5
.5.2.3 金屬屏蔽罩自身成本和裝配成本很貴，並且外形不規則的金屬屏蔽罩在制造時很 難保證高精度和高平整性，又使元器件布局受到一些限制；金屬屏蔽罩不利於元器件更換和 故障定位。
5.2.4 盡可能保證屏蔽罩的完整非常重要，進入金屬屏蔽罩的數字信號線應該盡可能走 內層，RF 信號線可以從金屬屏蔽罩底部的小缺口和地缺口處的布線層上走出去，不過缺口 處周圍要盡可能地多布一些地，不同層上的地可通過多個過孔連在一起。
5.2.5 為保證裝配和返修，金屬屏蔽罩周圍５ｍｍ範圍內不能有超過其高度的器件，Chip 小器件到屏蔽罩的距離應該２ｍｍ以上，其它器件距離要求３ｍｍ以上，並且放置朝向最好 符合方便維修方向。
5.2.6 金屬屏蔽罩內部不能有超過其高度的器件，並且器件頂部到屏蔽罩面的距離要符 合安全規範要求。
5.2.7 需考慮 SMA 微帶插座與 PCB 板接觸時的高度匹配，否則焊接可靠性存在影響。 如圖29所示，設計時須考慮PCB板厚的公差（±10%），金屬屏蔽腔的加工誤差(±0.05mm)。 建議 SMA 微帶插座與 PCB 板的高度間隙不超過 0.5mm，插座與焊盤不允許有明顯偏差。
5.2.8 由於功放板設計的特殊情況，容許 2 塊單板之間信號穿過屏蔽罩，並用飛線連接， 如圖
圖1a：線寬0.1016 mm的射頻線(表層鋪地前)
圖1b：線寬0.35 mm的射頻線(表層鋪地前)
圖1：表層未鋪過地的PCB
首先將線寬不同的兩塊板(表層鋪地前)由ALLEGRO導入SIWAVE，在目標線上加入50Ω端口。針對不同線寬0.1016mm和0.35mm， 我們的仿真結果如圖2所示，圖中顯示的曲線是S21，仿真頻率範圍為800MHz-1GHz。
圖2a：表層未鋪地的S21 (線寬0.1016mm)
圖2b：表層未鋪地的S21 (線寬0.35mm)
圖2：表層未鋪地的S21
由圖中可以看到，在800MHz-1GHz的範圍內，仿真的數據展示為小數點後一到兩位的數量級，0.35mm的損耗要比0.1016mm的線小一個數量 級，這是因為0.35mm的線寬在該板的層疊條件下其特征阻抗接近50Ω。 因此間接驗證了我們所做的阻抗計算(用線寬約束)是有一定作用的。
接下來我們做了表層鋪地後的同樣的仿真(800MHz-1GHz)，導入的PCB文件如下圖。
圖3a：0.1016 mm的射頻線(表層鋪地)
圖3b：0.35 mm的射頻線(表層鋪地)
圖3：表層鋪過地後的PCB
仿真結果如下圖:
圖4a：表層鋪地後的S21 (0.1016mm)
圖4b：表層鋪地後的S21 (0.35mm)
圖4：表層鋪過地後的S21
由圖中看到，仿真的數據顯示，該傳輸線的線損已經是1-2 dB的數量級了，當然0.35 mm的損耗要明顯小於0.1016 mm的。另外一個明顯的現象是相對於未鋪地的仿真結果，隨著頻率由800MHz到1GHz的增加，損耗趨大。
我們可以從仿真的結果中得到這樣一個結果：
1.射頻走線最好按50歐姆走，可以減小線損;
2.表層的鋪地事實上是將一部分RF信號能量耦合到了地上，造成了一定的損耗。因此PCB表層的鋪地應該有所講究。盡量遠離RF線。工程經驗是大於1.5倍的線寬。
一、布局註意事項
（1） 結構設計要求 在 PCB 布局之前需要弄清楚產品的結構。
結構需要在 PCB 板上體現出來。比如腔殼的外邊厚度大小，中間隔腔的厚度大小， 倒角半徑大小和隔腔上的螺釘大小等等(換句話說，結構設計是根據 完成後的 PCB 上所畫的輪廓（結構部分）進行具體設計的)。一般情 況，外邊腔厚度為 4mm；內腔寬度為 3mm；點膠工藝的為 2mm；倒角 半徑 2.5mm。以 PCB 板的左下角為原點，隔腔需在柵格 0.5 的整數倍， 最少需要做到柵格為 0.1 的整數倍。這樣有利於結構加工商進行加工， 誤差控制比較精確些。當然，這需要根據客戶的要求來設計。
下圖所示為 PCB 設計完成後的結構輪廓圖：
（2） 布局要求 布局優先對射頻鏈路進行布局，然後對其它電路進行布局。 A 射頻鏈路布局註意事項 完全根據原理圖的先後順序（輸入到輸出，包括每個元件的先後 位置和元件與元件之間的間距都有講究的。有的元件與元件之間距離 不宜過大，比如π 網。）進行布局，布局成“一”字形或者“L”形。 在實際的射頻鏈路布局中，因受產品的空間限制，不可能完全實 現，這就迫使我們將布局成“U”形。布局成 U 形並不是不可以，但 需要在中間加隔腔將其左右進行隔離，做好屏蔽。
還有一種在橫向也需要添加隔腔。即，用隔腔把一字形左右進行 隔離。這主要是因為需要隔離部分非常敏感或易幹擾其它電路；另外， 還有一種可能就是一字形輸入端到輸出端這段電路的增益過大，也需 要用隔腔將其分開（若增益過大，腔體太大，可能會引起自激。）。
B 芯片外圍電路布局 射頻器件外圍電路布局嚴格參照 datasheet 上面的要求進行布 局，受空間限制可以進行調整；數字芯片外圍電路布局就不多講了。
二、 布線註意事項
根據 50 歐姆阻抗線寬進行布線，盡量從焊盤中心出線，線成直 線，盡量走在表層。在需要拐彎的地方做成 45 度角或圓弧走線，推 薦在電容或電阻兩邊進行拐彎。如果遇到器件走線匹配要求的，請嚴 格按照 datasheet 上面的參考值長度走線。比如，一個放大管與電容 之間的走線長度(或電感之間的走線長度)要求等等。
在進行 PCB 設計時，為了使高頻電路板的設計更合理，抗幹擾性能更 好，應從以下幾方面考慮（通用做法）：
（1） 合理選擇層數 在 PCB 設計中對高頻電路板布線時，利用中間內層平面作為電源和 地線層，可以起到屏蔽的作用，有效降低寄生電感、縮短信號線長度、 降低信號間的交叉幹擾。
（2） 走線方式 走線必須按照 45°角拐彎或圓弧拐彎，這樣可以減小高頻信 號的發射和相互之間的耦合。
（3） 走線長度 走線長度越短越好，兩根線並行距離越短越好。
（4） 過孔數量 過孔數量越少越好。
（5） 層間布線方向 層間布線方向應該取垂直方向，就是頂層為水平方向，底層為 垂直方向，這樣可以減小信號間的幹擾。
（6） 敷銅 增加接地的敷銅可以減小信號間的幹擾。
（7） 包地 對重要的信號線進行包地處理，可以顯著提高該信號的抗幹擾 能力，當然還可以對幹擾源進行包地處理，使其不能幹擾其他 信號。
（8） 信號線 信號走線不能環路，需要按照菊花鏈方式布線。
PCB 隔腔接地過孔圖
PCB 隔腔開窗圖
PCB 底層開窗圖
（3）螺釘放置（需要了解結構知識） 為了使 PCB 與底座和腔殼之間有更緊密的接觸（更好的屏蔽） 需要在 PCB 板上放置螺釘孔位置。 PCB 與腔殼之間螺釘放置方法：隔腔每個交叉的地方放置一個螺 釘。在實際設計中，比較難實現，可以根據模塊電路功能進行適當調 整。但不管怎樣，腔殼四個角上必須都有螺釘。
腔殼螺釘圖
PCB 與底座之間的螺釘放置方法：腔殼中的每個小腔內都需要有 螺釘，視腔大小而定螺釘數量（腔越大，放置的螺釘就多）。一般原 則是在腔的對角上放置螺釘。SMA 頭或其他連接器旁邊必須放置螺釘。 在 SMA 頭或連接器在插拔過程中不致 PCB 板變形。
腔內螺釘圖
源自網上總結
電路板的層疊
四層板，六層板，八層板常用結構：
將第二層作為完整的地平面，將重要的信號線走在頂層（包括射頻走線），以便很好的控制阻抗。
可以用Polar計算單端阻抗或者一些軟件自帶阻抗計算器。
阻抗控制
在我們進行原理設計與仿真之後，在Layout中很值得註意的一件事情就是阻抗控制。眾所周知，我們應該盡量保證走線的特征是50歐姆，這主要和線寬有關，在本實例中，是兩層半，在Polar中采用Surface Coplanar Line模型進行阻抗的計算，我們可以得到一組比較理想的值： Height(H)=39.6mil, Track(W)=30mil, Track(W1)=30mil,Thickness=1OZ=1.4mil, Separation(S)=7mil, Dielectric(Er)=4.2，對應的特征阻抗是52.14歐姆，符合要求。如下圖中高亮的線就是這樣的一條射頻走線。射頻元器件的擺放
盡可能的使走線的長度較短，元器件擺放的越緊湊越好（特殊要求除外），同時，也會盡可能的保證元器件的擺放對布線很有利（不要使走線繞來繞去的）。如下圖，是射頻功率放大器（PA，Power Amplifier）的周圍器件的擺放，我們看到，元器件之間的距離很小。
射頻走線應該註意的問題
如前所述，射頻走線的長度要盡量短，線寬嚴格按照計算好的值去設定。在走線是尤其要註意的是，射頻走線中不要有任何帶有尖狀的折點，在走線的轉折處，最好要用弧線來實現，如下圖
其次，在多層板的走線中，有可能重要的射頻線要產生不可避免的交叉，這時我們就要使用我們最不想使用的東西：過孔。這樣，會有部分射頻信號線走到底層甚至中間層，但無論是哪一層，射頻走線一定會有參考平面，這時一個值得註意的問題就是不要跨層，或者說不要使地平面不連續。
過孔的放置
過孔的放置真的是一件比較復雜的事情，本文只討論那種接地的過孔。
首先，射頻走線的旁邊的地線最好能通過過孔打穿，接到底層或者中間層的地平面上，這樣可以是任何幹擾信號或者輻射有最短的到地的通路，但是，過孔與射頻信號線的距離又不能太近，否則會嚴重影響射頻信號質量，在實際的設計過程中可靈活把握，如下圖，我們看到，高亮的信號線兩層分布著很多過孔。
其次，在面積較大的地平面處，我們通常會放置很多的過孔用於連接不同層的地。這在射頻電路的布線中，要註意的就是大過孔要沒有規律的打，最好能弄成菱形的，這樣可以最大限度的抑制各種幹擾。
射頻電路電源設計註意事項
（1）電源線是EMI 出入電路的重要途徑。通過電源線，外界的幹擾可以傳入內部電路，影響RF電路指標。為了減少電磁輻射和耦合，要求DC-DC模塊的一次側、二次側、負載側環路面積最小。電源電路不管形式有多復雜，其大電流環路都要盡可能小。電源線和地線總是要很近放置。 （2）如果電路中使用了開關電源，開關電源的外圍器件布局要符合各功率回流路徑最短的原則。濾波電容要靠近開關電源相關引腳。 使用共模電感，靠近開關電源模塊。 （3）單板上長距離的電源線不能同時接近或穿過級聯放大器（增益大於45dB）的輸出和輸入端附近。避免電源線成為RF信號傳輸途徑，可能引起自激或降低扇區隔離度。長距離電源線的兩端都需要加上高頻濾波電容，甚至中間也加高頻濾波電容。 （4）RF PCB的電源入口處組合並聯三個濾波電容，利用這三種電容的各自優點分別濾除電源線上的低、中、高頻。例如：10uf，0.1uf，100pf。並且按照從大到小的順序依次靠近電源的輸入管腳。 （5）用同一組電源給小信號級聯放大器饋電，應當先從末級開始，依次向前級供電，使末級電路產生的EMI 對前級的影響較小。且每一級的電源濾波至少有兩個電容：0.1uf，100pf。 當信號頻率高於1GHz時，要增加10pf濾波電容。 （6）常用到小功率電子濾波器，濾波電容要靠近三極管管腳，高頻濾波電容更靠近管腳。三極管選用截止頻率較低的。如果電子濾波器中的三極管是高頻管，工作在放大區，外圍器件布局又不合理，在電源輸出端很容易產生高頻振蕩。線性穩壓模塊也可能存在同樣的問題，原因是芯片內存在反饋回路，且內部三極管工作在放大區。在布局時要求高頻濾波電容靠近管腳，減小分布電感，破壞振蕩條件。 （7）PCB的POWER部分的銅箔尺寸符合其流過的最大電流，並考慮余量（一般參考為1A/mm線寬）。 （8）電源線的輸入輸出不能交叉。 （9）註意電源退耦、濾波，防止不同單元通過電源線產生幹擾，電源布線時電源線之間應相互隔離。電源線與其它強幹擾線（如CLK）用地線隔離。 （10）小信號放大器的電源布線需要地銅皮及接地過孔隔離，避免其它EMI幹擾竄入，進而惡化本級信號質量。 （11）不同電源層在空間上要避免重疊。主要是為了減少不同電源之間的幹擾，特別是一些電壓相差很大的電源之間，電源平面的重疊問題一定要設法避免，難以避免時可考慮中間隔地層。 （12）PCB板層分配便於簡化後續的布線處理，對於一個四層PCB板(WLAN中常用的電路板)，在大多數應用中用電路板的頂層放置元器件和RF引線，第二層作為系統地，電源部分放置在第三層，任何信號線都可以分布在第四層。 第二層采用連續的地平面布局對於建立阻抗受控的RF信號通路非常必要，它還便於獲得盡可能短的地環路，為第一層和第三層提供高度的電氣隔離，使得兩層之間的耦合最小。當然，也可以采用其它板層定義的方式(特別是在電路板具有不同的層數時)，但上述結構是經過驗證的一個成功範例。
上圖給出了星型連接的Vcc布線方案，該圖取自MAX2826 IEEE 802.11a/g收發器的評估板。圖中建立了一個主Vcc節點，從該點引出不同分支的電源線，為RF IC的電源引腳供電。每個電源引腳使用獨立的引線在引腳之間提供了空間上的隔離，有利於減小它們之間的耦合。另外，每條引線還具有一定的寄生電感，這恰好是我們所希望的，它有助於濾除電源線上的高頻噪聲。
使用星型拓撲Vcc引線時，還有必要采取適當的電源去耦，而去耦電容存在一定的寄生電感。事實上，電容等效為一個串聯的RLC電路，電容在低頻段起主導作用，但在自激振蕩頻率(SRF)：
之後，電容的阻抗將呈現出電感性。由此可見，電容器只是在頻率接近或低於其SRF時才具有去耦作用，在這些頻點電容表現為低阻。
給出了不同容值下的典型S11參數，從這些曲線可以清楚地看到SRF，還可以看出電容越大，在較低頻率處所提供的去耦性能越好(所呈現的阻抗越低)。
在Vcc星型拓撲的主節點處最好放置一個大容量的電容器，如2.2μF。該電容具有較低的SRF，對於消除低頻噪聲、建立穩定的直流電壓很有效。IC的每個電源引腳需要一個低容量的電容器(如10nF)，用來濾除可能耦合到電源線上的高頻噪聲。對於那些為噪聲敏感電路供電的電源引腳，可能需要外接兩個旁路電容。例如：用一個10pF電容與一個10nF電容並聯提供旁路，可以提供更寬頻率範圍的去耦，盡量消除噪聲對電源電壓的影響。每個電源引腳都需要認真檢驗，以確定需要多大的去耦電容以及實際電路在哪些頻點容易受到噪聲的幹擾。
良好的電源去耦技術與嚴謹的PCB布局、Vcc引線(星型拓撲)相結合，能夠為任何RF系統設計奠定穩固的基礎。盡管實際設計中還會存在降低系統性能指標的其它因素，但是，擁有一個“無噪聲”的電源是優化系統性能的基本要素.
射頻PCB設計的EMC規範
1 層分布 1.1 雙面板，頂層為信號層，底面為地平面。 1.2 四層板，頂層為信號層，第二層為地平面，第三層走電源、控制線。特殊情況下（如 射頻信號線要穿過屏蔽壁），在第三層要走一些射頻信號線。每層均要求大面積敷地。 1.2 四層板，頂層為信號層，第二層為地平面，第三層走電源、控制線。特殊情況下（如 射頻信號線要穿過屏蔽壁），在第三層要走一些射頻信號線。每層均要求大面積敷地。 2 接地 2.1 大面積接地 為減少地平面的阻抗，達到良好的接地效果，建議遵守以下要求： a) 射頻 PCB 的接地要求大面積接地； b) 在微帶印制電路中，底面為接地面，必須確保光滑平整； c) 要將地的接觸面鍍金或鍍銀，導電良好，以降低地線最抗； d) 使用緊固螺釘，使其與屏蔽腔體緊密結合，緊固螺釘的間距小於λ/20（依具體情 況而定）。 2.2 分組就近接地 按照電路的結構分布和電流的大小將整個電路分為成相對獨立的幾組，各組電路就 近接地形成回路，要調整各組內高頻濾波電容方向，縮小電源回路。註意接地線要短而直， 禁止交叉重疊，減少公共地阻抗所產生的幹擾。 2.3 射頻器件的接地 表面貼射頻器件和濾波電容需要接地時，為減少器件接地電感，要求： a) 至少要有 2 根線接鋪地銅箔； b) 用至少 2 個金屬化過孔在器件管腳旁就近接地。 c) 增大過孔孔徑和並聯若幹過孔。 d) 有些元件的底部是接地的金屬殼，要在元件的投影區內加一些接地孔，表面層 不得布線。 2.4 微帶電路的接地 微帶印制電路的終端單一接地孔直徑必須大於微帶線寬，或采用終端大量成排密布小孔 的方式接地。 2.5 接地工藝性要求 a) 在工藝允許的前提下，可縮短焊盤與過孔之間的距離； b) 在工藝允許的前提下，接地的大焊盤可直接蓋在至少 6 個接地過孔上（具體數量因 焊盤大小而異）； c) 接地線需要走一定的距離時，應縮短走線長度，禁止超過λ/20，以防止天線效應 導致信號輻射； d) 除特殊用途外，不得有孤立銅箔，銅箔上一定要加地線過孔； e) 禁止地線銅箔上伸出終端開路的線頭。 3 屏蔽 3.1 射頻信號可以在空氣介質中輻射。空間距離越大，工作頻率越低，輸入輸出端的寄 生耦合就越小，隔離度則越大。PCB 典型的空間隔離度約為 50dB。 3.2 敏感電路和強烈輻射源電路要加屏蔽，但如果設計加工有難度時（如空間或成本限 制等），可不加，但要做試驗最終決定。這些電路有： a) 接收電路前端是敏感電路，信號很小，要采用屏蔽。 b) 對射頻單元和中頻單元須加屏蔽。接收通道中頻信號會對射頻信號產生較大幹擾， 反之，發射通道的射頻信號對中頻信號也會造成輻射幹擾。 c) 振蕩電路：強烈輻射源，對本振源要單獨屏蔽，由於本振電平較高，對其他單元形 成較大的輻射幹擾。 d) 功放及天饋電路：強烈輻射源，信號很強，要屏蔽。 e) 數字信號處理電路：強烈輻射源，高速數字信號的陡峭的上下沿會對模擬的射頻信 號產生幹擾。 f) 級聯放大電路：總增益可能會超過輸出到輸入端的空間隔離度，這樣就滿足了振蕩 條件之一，電路可能自激。如果腔體內的電路同頻增益超過 30－50dB，必須在 PCB 板 上焊接或安裝金屬屏蔽板，增加隔離度。實際設計時要綜合考慮頻率、功率、增益情況 決定是否加屏蔽板。 g) 級聯的濾波、開關、衰減電路：在同一個屏蔽腔內，級聯濾波電路的帶外衰減、級 聯開關電路的隔離度、級聯衰減電路的衰減量必須小於 30－50dB。如果超過這個值， 必須在 PCB 板上焊接或安裝金屬屏蔽板，增加隔離度。實際設計時要綜合考慮頻率、功 率、增益情況決定是否加屏蔽板。 h) 收發單元混排時應屏蔽。 i) 數模混排時，對時鐘線要包地銅皮隔離或屏蔽。 4 屏蔽材料和方法 4.1 常用的屏蔽材料均為高導電性能材料，如銅板、銅箔、鋁板、鋁箔。鋼板或金屬鍍 層、導電塗層等。 4.2 靜電屏蔽主要用於防止靜電場和恒定磁場的影響。應註意兩個基本要點，即完善的 屏蔽體和良好的接地性。 4.3 電磁屏蔽主要用於防止交變磁場或交變電磁場的影響，要求屏蔽體具有良好的導電 連續性，屏蔽體必須與電路接在共同的地參考平面上，要求 PCB 中屏蔽地與被屏蔽電路地要 盡量的接近。 4.4 對某些敏感電路，有強烈輻射源的電路可以設計一個在 PCB 上焊接的屏蔽腔，PCB 在 設計時要加上“過孔屏蔽墻”，就是在 PCB 上與屏蔽腔壁緊貼的部位加上接地的過孔。要求 如下： a) 有兩排以上的過孔； b) 兩排過孔相互錯開； c) 同一排的過孔間距要小於λ/20； d) 接地的 PCB 銅箔與屏蔽腔壁壓接的部位禁止有阻焊。 4.5 射頻信號線在頂層穿過屏蔽壁時，要在屏蔽腔相應位置開一個槽門，門高大於 0.5mm, 門寬要保證安裝屏蔽壁後信號線與屏蔽體間的距離大於 1mm。 5 屏蔽罩設計 5.1 金屬屏蔽腔的基本結構 5.1.1 此類屏蔽罩被廣泛使用，如圖 27。材料一般為薄的鋁合金，制造工藝一般采用沖 壓折彎或壓力鑄造工藝，這種屏蔽罩有較多的螺釘孔，便於螺釘固定。部分需鋁合金蓋子和 吸波材料增強屏蔽性能。射頻 PCB 需裝在屏蔽腔內，要選擇合適的屏蔽腔尺寸，使其最低 諧振頻率遠高於工作頻率，最好 10 倍以上，詳見附錄 G“金屬屏蔽腔的尺寸設計”。 5.1.2 屏蔽腔的高度一般為第一層介質厚度 15－20 倍或以上，在屏蔽腔面積一定時，要 提高屏蔽腔的最低諧振頻率，需增加長寬比，避免正方形的腔體，如圖 。
5.2 金屬屏蔽腔對 PCB 布局的工藝要求
5.2.1 屏蔽罩與 PCB 板接觸的罩體設計時應考慮 PCB bottom 面的器件高度，特別是插 件器件引腳伸出的高度。
5.2.2 需考慮螺絲禁布區的大小，防止組裝時損壞表層線路或器件。射頻功放板由於結 構尺寸的限制，其單板尺寸相對較小，故一般要求螺釘安裝空間（禁布區）至少在安裝孔焊 盤外側。螺釘安裝空間見表 5
.5.2.3 金屬屏蔽罩自身成本和裝配成本很貴，並且外形不規則的金屬屏蔽罩在制造時很 難保證高精度和高平整性，又使元器件布局受到一些限制；金屬屏蔽罩不利於元器件更換和 故障定位。
5.2.4 盡可能保證屏蔽罩的完整非常重要，進入金屬屏蔽罩的數字信號線應該盡可能走 內層，RF 信號線可以從金屬屏蔽罩底部的小缺口和地缺口處的布線層上走出去，不過缺口 處周圍要盡可能地多布一些地，不同層上的地可通過多個過孔連在一起。
5.2.5 為保證裝配和返修，金屬屏蔽罩周圍５ｍｍ範圍內不能有超過其高度的器件，Chip 小器件到屏蔽罩的距離應該２ｍｍ以上，其它器件距離要求３ｍｍ以上，並且放置朝向最好 符合方便維修方向。
5.2.6 金屬屏蔽罩內部不能有超過其高度的器件，並且器件頂部到屏蔽罩面的距離要符 合安全規範要求。
5.2.7 需考慮 SMA 微帶插座與 PCB 板接觸時的高度匹配，否則焊接可靠性存在影響。 如圖29所示，設計時須考慮PCB板厚的公差（±10%），金屬屏蔽腔的加工誤差(±0.05mm)。 建議 SMA 微帶插座與 PCB 板的高度間隙不超過 0.5mm，插座與焊盤不允許有明顯偏差。
5.2.8 由於功放板設計的特殊情況，容許 2 塊單板之間信號穿過屏蔽罩，並用飛線連接， 如圖
射頻走線與地
舉個例子來說吧。我們將對多層電路板進行射頻線仿真，為了更好的做出對比，將仿真的PCB分為表層鋪地前的和鋪地後的兩塊板分別進行仿真對比;表層未鋪地的PCB文件如下圖1所示(兩種線寬):
圖1a：線寬0.1016 mm的射頻線(表層鋪地前)
圖1b：線寬0.35 mm的射頻線(表層鋪地前)
圖1：表層未鋪過地的PCB
首先將線寬不同的兩塊板(表層鋪地前)由ALLEGRO導入SIWAVE，在目標線上加入50Ω端口。針對不同線寬0.1016mm和0.35mm， 我們的仿真結果如圖2所示，圖中顯示的曲線是S21，仿真頻率範圍為800MHz-1GHz。
圖2a：表層未鋪地的S21 (線寬0.1016mm)
圖2b：表層未鋪地的S21 (線寬0.35mm)
圖2：表層未鋪地的S21
由圖中可以看到，在800MHz-1GHz的範圍內，仿真的數據展示為小數點後一到兩位的數量級，0.35mm的損耗要比0.1016mm的線小一個數量 級，這是因為0.35mm的線寬在該板的層疊條件下其特征阻抗接近50Ω。 因此間接驗證了我們所做的阻抗計算(用線寬約束)是有一定作用的。
接下來我們做了表層鋪地後的同樣的仿真(800MHz-1GHz)，導入的PCB文件如下圖。
圖3a：0.1016 mm的射頻線(表層鋪地)
圖3b：0.35 mm的射頻線(表層鋪地)
圖3：表層鋪過地後的PCB
仿真結果如下圖:
圖4a：表層鋪地後的S21 (0.1016mm)
【5】設計checklist
圖4b：表層鋪地後的S21 (0.35mm)
圖4：表層鋪過地後的S21
由圖中看到，仿真的數據顯示，該傳輸線的線損已經是1-2 dB的數量級了，當然0.35 mm的損耗要明顯小於0.1016 mm的。另外一個明顯的現象是相對於未鋪地的仿真結果，隨著頻率由800MHz到1GHz的增加，損耗趨大。
我們可以從仿真的結果中得到這樣一個結果：
1.射頻走線最好按50歐姆走，可以減小線損;
2.表層的鋪地事實上是將一部分RF信號能量耦合到了地上，造成了一定的損耗。因此PCB表層的鋪地應該有所講究。盡量遠離RF線。工程經驗是大於1.5倍的線寬。
一、布局註意事項
（1） 結構設計要求 在 PCB 布局之前需要弄清楚產品的結構。
結構需要在 PCB 板上體現出來。比如腔殼的外邊厚度大小，中間隔腔的厚度大小， 倒角半徑大小和隔腔上的螺釘大小等等(換句話說，結構設計是根據 完成後的 PCB 上所畫的輪廓（結構部分）進行具體設計的)。一般情 況，外邊腔厚度為 4mm；內腔寬度為 3mm；點膠工藝的為 2mm；倒角 半徑 2.5mm。以 PCB 板的左下角為原點，隔腔需在柵格 0.5 的整數倍， 最少需要做到柵格為 0.1 的整數倍。這樣有利於結構加工商進行加工， 誤差控制比較精確些。當然，這需要根據客戶的要求來設計。
下圖所示為 PCB 設計完成後的結構輪廓圖：
（2） 布局要求 布局優先對射頻鏈路進行布局，然後對其它電路進行布局。 A 射頻鏈路布局註意事項 完全根據原理圖的先後順序（輸入到輸出，包括每個元件的先後 位置和元件與元件之間的間距都有講究的。有的元件與元件之間距離 不宜過大，比如π 網。）進行布局，布局成“一”字形或者“L”形。 在實際的射頻鏈路布局中，因受產品的空間限制，不可能完全實 現，這就迫使我們將布局成“U”形。布局成 U 形並不是不可以，但 需要在中間加隔腔將其左右進行隔離，做好屏蔽。
還有一種在橫向也需要添加隔腔。即，用隔腔把一字形左右進行 隔離。這主要是因為需要隔離部分非常敏感或易幹擾其它電路；另外， 還有一種可能就是一字形輸入端到輸出端這段電路的增益過大，也需 要用隔腔將其分開（若增益過大，腔體太大，可能會引起自激。）。
B 芯片外圍電路布局 射頻器件外圍電路布局嚴格參照 datasheet 上面的要求進行布 局，受空間限制可以進行調整；數字芯片外圍電路布局就不多講了。
二、 布線註意事項
根據 50 歐姆阻抗線寬進行布線，盡量從焊盤中心出線，線成直 線，盡量走在表層。在需要拐彎的地方做成 45 度角或圓弧走線，推 薦在電容或電阻兩邊進行拐彎。如果遇到器件走線匹配要求的，請嚴 格按照 datasheet 上面的參考值長度走線。比如，一個放大管與電容 之間的走線長度(或電感之間的走線長度)要求等等。
在進行 PCB 設計時，為了使高頻電路板的設計更合理，抗幹擾性能更 好，應從以下幾方面考慮（通用做法）：
（1） 合理選擇層數 在 PCB 設計中對高頻電路板布線時，利用中間內層平面作為電源和 地線層，可以起到屏蔽的作用，有效降低寄生電感、縮短信號線長度、 降低信號間的交叉幹擾。
（2） 走線方式 走線必須按照 45°角拐彎或圓弧拐彎，這樣可以減小高頻信 號的發射和相互之間的耦合。
（3） 走線長度 走線長度越短越好，兩根線並行距離越短越好。
（4） 過孔數量 過孔數量越少越好。
（5） 層間布線方向 層間布線方向應該取垂直方向，就是頂層為水平方向，底層為 垂直方向，這樣可以減小信號間的幹擾。
（6） 敷銅 增加接地的敷銅可以減小信號間的幹擾。
（7） 包地 對重要的信號線進行包地處理，可以顯著提高該信號的抗幹擾 能力，當然還可以對幹擾源進行包地處理，使其不能幹擾其他 信號。
（8） 信號線 信號走線不能環路，需要按照菊花鏈方式布線。
三、 接地處理
（1）射頻鏈路接地 射頻部分采用多點接地方式進行接地處理。射頻鏈路鋪銅間隙一般 30mil 到 40mil 用的比較多。兩邊都需要打接地孔，且間距盡量保持 一致。射頻通路上對地電容電阻的接地焊盤，盡量就近打接地孔。器 件上的接地焊盤都需要打接地過孔。
（2）腔殼接地孔 為了讓腔殼與 PCB 板之間更好的接觸。一般打兩排接地孔且交錯方 式放置，如圖 06 所示。PCB 隔腔上需要開窗，如圖 07 所示。PCB 底 層接地銅皮與底板接觸的地方都需要開窗處理，使其更好的接觸。如 圖 08 所示（PCB 板的上半部分與底座接觸）：
PCB 隔腔接地過孔圖
PCB 隔腔開窗圖
PCB 底層開窗圖
（3）螺釘放置（需要了解結構知識） 為了使 PCB 與底座和腔殼之間有更緊密的接觸（更好的屏蔽） 需要在 PCB 板上放置螺釘孔位置。 PCB 與腔殼之間螺釘放置方法：隔腔每個交叉的地方放置一個螺 釘。在實際設計中，比較難實現，可以根據模塊電路功能進行適當調 整。但不管怎樣，腔殼四個角上必須都有螺釘。
腔殼螺釘圖
PCB 與底座之間的螺釘放置方法：腔殼中的每個小腔內都需要有 螺釘，視腔大小而定螺釘數量（腔越大，放置的螺釘就多）。一般原 則是在腔的對角上放置螺釘。SMA 頭或其他連接器旁邊必須放置螺釘。 在 SMA 頭或連接器在插拔過程中不致 PCB 板變形。
腔內螺釘圖
射頻電路設計要點