【PCB设计】关于射频电路的PCB设计的学习总结

简单的说，无线产品一般都涉及射频电路，而射频电路的性能指标直接影响整个产品的质量。特别是小型化的无线产品——手机、无线寻呼机、无线PDA（条形码扫描或RFID识别）等。这些小型的成品元器件的密度是很大的，从而也导致元器件（SMD、SMC、裸片等）之间的干扰十分的明显。电磁干扰信号如果处理不当，可能就会造成电路系统的瘫痪，所以为了防止和抑制电磁干扰，提高电磁兼容性，射频电路的PCB设计是至关重要的。同一电路，在不同的PCB设计结构，其性能指标是相差很大的。我在网上看的资料，主要是用Protel99 SE软件来设计射频电路PCB的，但没有玩过Protel99，所以以下没有涉及PCB设计软件的操作，有些偏向于理论。如有不足之处，还望大佬前辈们多多指导，和提出宝贵的意见。

好了，我的废话咯嗦完了，接下来咱们进入主题。

1.板材的选择：印刷电路板的基材包括有机类与无机类两大类。基材中最重要的性能是介电常数εr、耗散因子（或称介质损耗）tanδ、热膨胀系数 CET 和吸湿率。其中εr 影响电路阻抗及信号传输速率。对于高频电路，介电常数公差是首要考虑的最关键的因素，应选择介电常数公差小的基材。

2.元器件的布局（先大致了解原理图，再考虑布局的事）

由于 SMT (表面贴装技术)一般采用红外炉热流焊来实现元器件的焊接，因而元器件的布局影响到焊点的质量，进而影响到产品的成品率。而对于射频电路 PCB 设计而言，电磁兼容性要求每个电路模块尽量不产生电磁辐射，并且具有一定的抗电磁干扰能力，因此，元器件的布局还直接影响到电路本身的干扰及抗干扰能力，这也直接关系到所设计电路的性能。因此，在进行射频电路 PCB 设计时除了要考虑普通 PCB 设计时的布局外，主要还须考虑如何减小射频电路中各部分之间相互干扰、如何减小电路本身对其它电路的干扰以及电路本身的抗干扰能力。根据经验，对于射频电路效果的好坏不仅取决于射频电路板本身的性能指标，很大部分还取决于与 CPU 处理板间的相互影响，因此，在进行 PCB 设计时，合理布局显得尤为重要。

布局总原则：元器件应尽可能同一方向排列，通过选择 PCB 进入熔锡系统的方向来减少甚至避免焊接不良的现象；根据经验元器件间最少要有 0.5mm (20MIL左右)的间距才能满足元器件的熔锡要求，若 PCB 板的空间允许，元器件的间距应尽可能大一点。对于双面板一般应设计一面为SMD 及SMC元件，另一面则为分立元件（说白了就是指普通的电阻、电容、晶体管等电子元件）。

布局中应注意：

先确定与其它 PCB 板或系统的接口元器件在 PCB 板上的位置，必须注意接口元器件间的配合问题（如元器件的方向等）。因为小型无线产品的体积都很小，元器件间排列很紧凑，因此对于体积较大的元器件，必须优先考虑，确定出相应位置，并考虑相互间的配合问题。

认真分析电路结构，对电路进行分块处理（如高频放大电路、电源电路、混频电路及解调电路等），尽可能将强电信号和弱电信号分开，将数字信号电路和模拟信号电路分开，完成同一功能的电路应尽量布局在一定的区域范围之内，从而减小信号环路面积；各部分电路的滤波网络要就近连接，这样可以减小辐射和减少被干扰的风险。

根据单元电路在使用中对电磁兼容性敏感程度不同进行分组。对于电路中易受干扰部分的元器件在布局时还应尽量避开干扰源（比如来自数据处理板上 CPU 的干扰等）。

3.布线

在基本完成元器件的布局后，就可开始布线了。布线的基本原则为：在组装密度许可情况下后，尽量选用低密度布线设计，并且信号走线尽量粗细一致，有利于阻抗匹配。对于射频电路，信号线的走向、宽度、线间距的不合理设计，可能造成信号信号传输线之间的交叉干扰；另外，系统电源自身还存在噪声干扰，所以在设计射频电路 PCB 时一定要综合考虑，合理布线。

布线时，所有走线应远离 PCB 板的边框（20mil左右），以免 PCB 板制作时造成断线或有断线的风险。电源线要尽量宽，以减少环路电阻和加大通流面积，同时，使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，以提高抗干扰能力；所布信号线应尽可能短，并尽量减少过孔数目；各元器件间的连线越短越好，以减少分布参数和相互间的电磁干扰；对于不相容的信号线应量相互远离，而且尽量避免平行走线，而在相连层面的信号线应用互垂直，这样可以避免信号线之间的串扰；布线时在需要拐角的地址方应以 135°角为宜，避免拐直角和锐角。

布线时与焊盘直接相连的线条不宜太宽，走线应尽量离开不相连的元器件，以免短路；异名过孔不宜打在元器件上，且应尽量远离不相连的元器件，以免在生产中出现虚焊、连焊、短路等现象。

在射频电路 PCB 设计中，电源线和地线的正确布线显得尤其重要，合理的设计是克服电磁干扰的最重要的手段。

PCB上相当多的干扰源是通过电源和地线产生的，其中地线引起的噪声干扰最大。地线容易形成电磁干扰的主要原因于地线存在阻抗。当有电流流过地线时，就会在地线上产生电压，从而产生地线环路电流，形成地线的环路干扰。当多个电路共用一段地线时，就会形成公共阻抗耦合，从而产生所谓的地线噪声。因此，在对射频电路 PCB 的地线进行布线时应该做到：

（1）对电路进行分块处理，射频电路基本上可分成功放、混频、解调、本振等部分，要为各个电路模块提供一个公共电位参考点即各模块电路各自的地线，这样信号就可以在不同的电路模块之间传输。

（2）汇总于射频电路 PCB 接入地线的地方，即汇总于总地线。由于只存在一个参考点，因此没有公共阻抗耦合存在，从而也就没有相互干扰问题。

数字区与模拟区尽可能地线进行隔离，并且数字地与模拟地要分离，最后接于电源地。在各部分电路内部的地线也要注意单点接地原则，尽量减小信号环路面积，并与相应的滤波电路的地址就近相接。

在空间允许的情况下，各模块之间最好能以地线进行隔离，防止相互之间的信号耦合效应。

4.结论

射频电路 PCB 设计的关键在于如何减少辐射能力以及如何提高抗干扰能力，合理的布局与布线是设计射频电路 PCB 的保证。文中所述方法有利于提高射频电路 PCB 设计的可靠性，解决好电磁干扰问题，进而达到电磁兼容的目的。

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