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讲解-射频板布线设计

发布日期:2018-05-31  

1.射频板叠层结构

RF PCB 单板的叠层结构除了要考虑射频信号线的阻抗以外,还需要考虑散热、电流、器件、EMC、结构和趋肤效应等问题,通常我们在多层印制板分层及堆叠中遵徇以下一些基本原则:

A) RF PCB 的每层都大面积铺地,没有电源平面,RF 布线层的上下相邻两层都应该是地平面。即使是数模混合板,数字部分可以存在电源平面,但是 RF 区仍然要满足每层都大面积铺地的要求。

B) 对 RF 双面板来说,顶层为信号层,底层为地平面。四层 RF 单板,顶层为信号层,第二层和第四层为地平面,第三层走电源、控制线。特殊情况在第三层可以走一些RF 信号线。更多层的 RF 单板,以此类推。

C) 对于 RF 背板来说,上下两表面层都是地面,为了减小过孔及连接器的引起的阻抗不连续性,第二、三、四、五层走数字信号。而其它靠底面的带状线层都是 RF 信号层。同样,RF 信号层上下相邻两层该是地面,每层都应该大面积铺地。

D) 对于大功率、大电流的射频板应该将 RF 主链路放置到顶层并且用较宽的微带线连接。这样有利于散热和减小能量损耗,减少导线腐蚀误差。

E) 数字部分的电源平面应靠近接地平面,并且安排在接地平面之下。这样可以利用两金属平板间的电容作电源的平滑电容,同时接地平面还对电源平面上分布的辐射电流起到屏蔽作用。具体叠层方法和平面分割要求可以参照 EDA 设计部颁布的《20050818 印刷电路板设计规范——EMC 要求》,以网上最新标准为准。

2.射频板布线原则

1) 射频印制电路板布线的基本顺序:射频线路→基带射频接口线(IQ 线)→时钟线→电源部分→数字基带部分→地;

2) 大电流大功率射频线尽可能走在表层上,在保证阻抗的前提下加宽射频走线,并确保射频走线下层的地是实心的大面积地;

3) 考虑到绿油会对微带线性能、信号等方面有影响,故建议频率较高单板微带线可以不涂覆绿油,中低频率的单板微带线建议涂覆绿油

4) 在中间层的印制线条形成平面波导,在表面形成微带线,两者传输特性不同。不同层所含的杂散电流和高频辐射电流不同,布线时不能同等看待;

5) 射频走线通常不容许打过孔,但是如果必须要将 RF 走线换层时,应该将过孔尺寸减到最小,这样不仅可以减少路径电感,并可减少 RF 能量泄漏到叠层板内其他区域的机会

6) 双工器、中频放大器、混频器总是有多个 RF/IF 信号相互干扰,RF 与 IF 走线应尽可能走十字交叉,并在它们之间隔一块地;

7) 除特殊用途外,禁止 RF 信号走线上伸出多余的线头;

8) 基带射频接口线(IQ 线)布线应该较宽一些,最好在 10mil 以上,为避免相位误差,线长尽可能相等,且尽可能间距相等;

9) 射频控制线要求走线尽可能短,依据传输控制信号器件的输入输出阻抗来调整布线长度,减少噪声引入。走线远离射频信号、非金属化孔和“地” 边缘。走线周围不要打地过孔,防止信号通过过孔耦合到射频地。

10) 尽可能将数字走线、电源走线远离射频电路;时钟电路和高频电路是主要的干扰和辐射源,一定要单独安排、远离敏感电路;

11) 主时钟线路布线要求尽可能的短,线宽推荐在 10mil 以上,走线两侧包地,以防止其它信号线的干扰。建议用带状线形式走线;

12) 基带信号走线应该注意工艺间距要求和 EMC 等方面的要求,具体可以依据《Q/ZX04.100.2 印制电路板设计规范—工艺性要求》和《20050818 印刷电路板设计规范——EMC 要求》相关规定执行,以网上最新标准为准。

13) 数字、模拟信号线不跨区域布线,如果信号走线必须要穿过射频线,优选分层布线,在它们之间沿着射频走线布一层与主地相连的地平面;次选射频线与信号线十字交叉,频率较低的数字信号可以从大封装电容焊盘之间垂直通过,同时尽可能在每根射频走线周围多布一些地,并连到主地。此外,将射频走线之间的并行长度减

14) 压控振荡器(VCO)的控制线必须远离 RF 信号,必要时可以对 VCO 控制线施行包地处理;

15) 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。


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