印制板电路规范--射频PCB设计要求

1、xxxxxxx有限公司企业标准(设计技术标准)标准类别)、 xxx* 印制电路板设计规范射频PCB设计要求2005-XX-XX发布 2005-XX-XX实施xxxxxxxxxx 发目 次前言.IV使用说明VIII1范围52规范性引用文件53定义、符号和缩略语53.1微波 Microwaves53.2射频 Radio Frequency RF (缩写为：RF)53.3印制电路板 Printed Circuit Board (缩写为：PCB)63.4阻抗 impedance63.5微带线 Microstrip63.6趋肤效应63.7耗散因数(介质损耗角) Dissipation factor (缩

2、写为：Df)63.8介电常数 Permittivity (缩写为：Dk)63.9“Q”品质因素 Quality Factor （简称为Q-Factor）63.10电磁干扰 electromagnetic interference (缩写为：EMI)63.11电磁兼容性 electromagnetic compatibility (缩写为：EMC)63.12PCB寄生参数73.13噪声 Noise73.14接地 Grounding73.15屏蔽Shielding73.16屏蔽罩 EMI shielding73.17耦合73.18静电放电 electrostatic discharge（缩写为：E

3、SD）73.19波长 wavelength （缩写为：）74标准维护办法85射频印制板加工信息85.1射频电路对基材的要求85.2常用射频板材的特性和选用85.3PCB厚度85.4铜箔厚度95.5RF丝印字符的设计要求95.6射频板阻焊层设计95.7RF PCB其他设计工艺要求106射频板布局设计106.1射频板的布局原则106.1.1布局方案确定106.1.2物理分区和电气分区106.1.3物理分区原则106.1.4电气分区原则106.2射频板的通用布局要求116.2.1RF链路一字布局116.2.2RF链路L形布局116.2.3元器件布局通用要求116.2.4金属屏蔽腔对PCB布局的工艺要

4、求126.2.5不同频率单元混排136.3常用射频模块电路推荐布局方案136.3.1频综布局136.3.2混频器（MIXER）电路布局156.3.3声表滤波器电路布局156.3.4放大器单元电路的布局166.3.5功放管单元电路的布局187射频板布线设计197.1射频板叠层结构197.2射频板布线原则197.3传输微带线的阻抗控制207.4射频板布线要求217.4.1转角217.4.2微带线布线217.4.3带状线布线227.4.4微带线耦合器227.4.5微带线功分器237.4.6/4微带线237.4.7渐变线238过孔与接地238.1射频信号走线过孔238.2接地过孔248.2.1射频器件

5、焊盘与过孔的设计要求248.2.2单板边缘的接地过孔258.2.3屏蔽腔的接地过孔258.3接地258.3.1大面积接地258.3.2分组就近接地268.3.3射频器件的接地268.3.4微带电路的接地268.3.5接地时应注意的问题268.3.6接地工艺性要求268.3.7焊盘隔热路径设计279屏蔽2710射频板ESD工艺2811附录一 射频板材厂家部分型号产品的性能参数介绍2912附录二 常用射频器件手册要求过孔设计方法30 前 言为了规范印制电路板射频PCB的设计要求，提高射频印制电路板的设计质量，特编制本标准。本标准用于射频印制电路板设计过程中，EDA工程师设计PCB的参照标准，也可以

6、做为射频电路工程师、射频印制电路板复审者对射频PCB进行检查及评审的依据。 本标准由xxx有限公司xxEDA设计部“射频PCB设计规范团队”提出，技术中心技术管理部归口。 本标准起草部门：xx研究所EDA设计部本标准主要起草人：王阿明，陈肖琳，李康，翁风格，田昊，高云航。本标准于2005年X月首次发布。 印制电路板设计规范射频PCB设计要求 1 范围本标准规定了射频电路板产品的PCB设计要求。本标准适用于EDA设计工程师、射频电路硬件工程师、射频印制电路板评审者。对于射频PCB的工艺要求本标准不做为重点，相关工艺要求以公司颁布的Q/ZX 04.100.2 印制电路板设计规范工艺性要求为准。本标

7、准仅适用于在CADENCE平台上进行的射频PCB设计。在设计射频PCB使用本标准之前必须已经有明确的原理图设计、器件选型、功能说明、工作频段电流等额定指标要求、增益损耗隔离度等射频指标要求、结构外形尺寸、屏蔽罩尺寸等等涉及单板功能特性的要求。2 规范性引用文件在下面所引用的文件中，对于企业标准部分没有写出年代号，使用时应以网上发布的最新标准为有效版本。Q/ZX 04.100.2 印制电路板设计规范工艺性要求Q/ZX 04.100.12 印制电路板设计规范工艺性要求(仅适用于射频板)Q/ZX 04.100.3 印制电路板设计规范生产可测性要求 CDMA事业部射频印制电路板设计规范 中心研究院射频

8、微波设计指南 移动事业部射频PCB设计手册 印刷电路板设计规范EMC要求 印制电路板设计规范EDA设计部PCB Check List3 定义、符号和缩略语本标准采用下列定义、符号和缩略语。3.1 微波 Microwaves微波是电磁波按频谱划分的定义,是指波长从1m至0.1mm范围内的电磁波, 其相应的频率从0.3GHz至3000GHz.这段电磁频谱包括分米波(频率从0.3GHz至3GHz)厘米波(频率从3GHz至30GHz)毫米波(频率从30GHz至300GHz)和亚毫米波(频率从300GHz至3000GHz,有些文献中微波定义不含此段?)四个波段（含上限，不含下限）。具有似光性/似声性/穿

9、透性/非电离性/信息性五大特点。3.2 射频 Radio Frequency RF (缩写为：RF) 射频是电磁波按应用划分的定义,专指具有一定波长可用于无线电通信的电磁波.频率范围定义比较混乱,资料中有30MHz至3GHz, 也有300MHz至40GHz,与微波有重叠;另有一种按频谱划分的定义, 是指波长从1兆m至1m范围内的电磁波, 其相应的频率从30Hz至300MHz; 射频（RF）与微波的频率界限比较模糊，并且随着器件技术和设计方法的进步还有所变化。3.3 印制电路板 Printed Circuit Board (缩写为：PCB)印制电路或印制线路成品板的通称，简称印制板。它包括刚性、

10、挠性和刚-挠结合的单面、双面和多层印制板。3.4 阻抗 impedance导线和回路之间的阻抗以及一对电源回路之间的阻抗，是导线及其回路或电源回路之间电感和电容的函数，阻抗Zo等于L/C的平方根。规范中特指传输线的特征阻抗,定义为传输线电压和电流决定的传输线的分布参数阻抗. 3.5 微带线 Microstrip一种传输线类型。由平行而不相交的带状导体和接地平面构成。微带线的结构如图1所示它是由导体条带（在基片的一边）和接地板（在基片的另一边）所构成的传输线。微带线是由介质基片，接地平板和导体条带三部分组成。在微带线中，电磁能量主要是集中在介质基片中传播的如图2所示。 图1 图2最常使用的微带线

11、结构有4种：表面微带线（surface microstrip）、嵌入式微带线（embedded microstrip）、带状线（stripline）、双带线（dual stripline）。3.6 趋肤效应 趋肤效应-又叫集肤效应，当高频电流通过导体时，电流将集中在导体表面流通，这种现象叫趋肤效应。在高频下，电流仅在导体表面的一个薄层内传输。3.7 耗散因数(介质损耗角) Dissipation factor (缩写为：Df)损耗电流与充电电流的比值。耗散因数或损耗角正切，tan，表示为”/，和”为介电常数真实和虚幻的部分（见介电常数），损耗角正切是一个参数，用来示意绝缘体或电介质在AC信号中

12、吸收部分能量的趋向。3.8 介电常数 Permittivity(缩写为：Dk)介电常数通常是指电介质的介电常数，是描述电介质极化的宏观参数。介电常数又称电容率，分为绝对介电常数和相对介电常数。相对介电常数是指在规定形状电极之间填充某种电介质后，极板上自由电荷面密度与真空时极板上自由电荷面密度之比值，用r表示。3.9 “Q”品质因素 Quality Factor （简称为Q-Factor）“Q”品质因素与耗散因子Df成反比，即Q-Factor1/Df。3.10 电磁干扰 electromagnetic interference (缩写为：EMI)电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。PC

13、B的EMI指PCB发出的杂散能量或外部进入电路板的杂散能量，它包括：传导型(低频)EMI、辐射型(高频)EMI、ESD(静电放电)或雷电引起的EMI。传导型和辐射型EMI具有差模和共模表现形式。3.11 电磁兼容性 electromagnetic compatibility (缩写为：EMC)设备或系统在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。3.12 PCB寄生参数PCB上的每一条布线及其返回路径可以用三个基本模型来描述，即电阻、电容和电感。在EMI和阻抗控制中，电容和电感的作用很大。3.13 噪声 Noise线路或系统中，除所用信号之外的所有电磁信号或能

14、量。通常噪声无法完全去除，仅能将之减弱，使之产生的干扰最小。3.14 接地 Grounding接地提供一个等电位的点或面，使系统或线路有一参考电压，而此等电位的点或面并不一定是地电位。若该等电位的点或面经由一低阻抗的通路而与大地相连，则称为地电位（Earth Potential）。接地是为了在电路和某些基准点之间建立良好的电气通路，为所有的信号提供一个公共的参考电平，以及防止因设备带电对人员造成电击危害。对设备产生干扰与危害。3.15 屏蔽Shielding以导电或导磁材料制成的壳、板、套、筒等各种形状的屏蔽体将欲保护物加以包封,用来防止周围电磁能量的干扰或防止不需要的电磁能量耦合到另外的敏感

15、设备中去。3.16 屏蔽罩 EMI shielding 屏蔽罩是无线设备中普遍采用的屏蔽措施。其工作原理如下：当在电磁发射源和需要保护的电路之间插入一高导电性金属时，该金属会反射和吸收部分辐射电场。反射与吸收的量取决于多种不同的因素，这些因素包括辐射的频率，波长，金属本身的导电率和渗透性，以及该金属与发射源的距离。屏蔽的具体过程如下图所示：入射波反射波屏蔽层次级反射波次级入射波穿透能量3.17 耦合电路间的相互作用，在电路间传递能量。3.18 静电放电 electrostatic discharge（缩写为：ESD）具有不同静电电位的物体在接近或通过直接接触时，发生的电荷转移。3.19 波长

16、wavelength （缩写为：）本标准指射频信号在PCB走线上传播的基波波长。波长的定义公式如下：C为光速 r为介电常数 f为频率4 标准维护办法本标准根据设计经验累积、技术不断更新扩充、加工能力以及工艺反馈情况等相关因素，不定期进行修订，并与公司印制电路板设计相关规范同步更新。5 射频印制板加工信息5.1 射频电路对基材的要求微波频段PCB板不仅是电路的支撑体，还是微波电磁场的传输媒体。射频电路板一般都具有高频高性能的特点，具有以下特点：器件焊接特殊、布局不规则、散热较快、传输损失（）小、传输延迟时间（Tpd）短、介电特性（r、tan）稳定、特性阻抗（Zo）高精度控制等。因此，要满足上述特

17、性要求，射频电路PCB最好选择高频、微波板材。要求基板材料具有低介电常数r、低介质损耗因子tan、高耐热性或高玻璃化温度Tg、低热膨胀系数CET、耐离子迁移CAF、介质层厚度均匀、铜箔剥离强度低和表面平整光洁度高的电磁屏蔽特性。由于基材的介电常数r和损耗因子tan在不同的频率、温度、湿度下会有变化，因此在满足以上基材特性参数的前提下，具有稳定特性的板材才是我们的首选。例如基材在频率的大范围变化中（例如从1MHZ-10GHZ），以及温度的变化中（例如从-30到90之间），介电常数和损耗因子变化很小，这样的基材就适于做射频板材。5.2 常用射频板材的特性和选用射频电路PCB上的印制线除了一般的原则

18、-考虑电流大小外，还必须在PCB制作时考虑印制线的特性阻抗，严格进行阻抗匹配和控制。印制线的特性阻抗与PCB的材料特性及物理参数相关，所以PCB设计人员必须清楚PCB板材的性能。射频电路板一般都具有高频高性能的特点，通常选择介电常数精度高、特性稳定性且损耗小的基材。目前我司常用的射频基材为Taconic、Rogers、Arlon等公司的系列板材。Fr4(阻燃型覆铜箔环氧玻璃布层压板)，介电常数在1GHz频率下测试为Er=4.30.2，玻璃化温度Tg=135。普通板材使用的板料有以下两种：普通板料,成本低，工艺成熟；UV板料，俗称黄料板，有UV-BLOCKING阻挡紫外线的功能，主要用于PCB板

19、的外层。性能稍优于普通板料。Taconic公司品牌好，规格齐全，价格相对FR4高些。Rogers公司的材料介电常数精度高，温度稳定性好，损耗小，宽频特性好，常用于大功率电路，并且PCB制造、加工工艺与FR4相同，加工成本低，但铜箔的附着力小。附录一为常用射频板材厂家部分型号产品的性能参数介绍，由于厂家产品的不断更新以及新厂家的介入，选用何种板材型号应该根据单板的工作频段、发射接收控制、阻抗控制、信号幅度波形、传输方式、时域频域码域响应等等因素综合考虑。不过在批量生产前一定要对所选用的基板材料做测试分析，考察其在频率、温湿度变化下介电特性的稳定度。 5.3 PCB厚度PCB厚度，指的是其标称厚度

20、（即绝缘层加完成铜箔的厚度）。射频印制电路板PCB厚度通常采用0.2mm的整数倍，如0.8mm, 1.0mm, 1.6mm等，有时也用英寸表示印制电路板板材厚度。但是由于射频电路需要严格控制特性阻抗，具体厚度应该以按照阻抗控制计算出的结果并且得到结构确认的尺寸为准。5.4 铜箔厚度 PCB铜箔厚度指成品厚度，图纸上应该明确标注为成品厚度（Finished Conductor Thickness）。铜箔厚度对特性阻抗影响的范围不大，薄铜箔通过大电流情况下温升小，导线制造精度较高且趋肤效应对阻抗影响较小。因此射频板一般要求铜箔均匀且薄，均匀的铜箔其电阻温度系数均匀，且使信号传输损失更小。Q/ZX

21、04.100.2印制电路板设计规范工艺性要求标准适用于RF PCB铜箔厚度要求。5.5 RF丝印字符的设计要求由于微带线结构中大部分的场集中在介质基片中，也有一部分场分布在基片上面的空气区域内，因此，在微带线上大面积的丝印会导致场的传播有微小变化，使得微带线的特性阻抗及传输线损耗发生变化。这在小功率信号传输时影响不明显，可以忽略不计；但在功放电路中，0.1dB的损耗也许就对应了几瓦的功率损失，因此，在这一类微带线上不允许放阻焊涂敷和丝印字符。但考虑到丝印字符一般不会象阻焊绿油那样大面积涂敷，因此要求射频单板中丝印设计遵循以下原则：A) 字符图中丝印线、图形符号、文字符号不得压住焊盘。B) 在不

22、做阻焊涂敷的微带线上，除器件外框丝印线外，不允许放置任何丝印字符。C) 在有阻焊涂敷的微带线上，不允许放置条码框等大面积丝印，对文字符号丝印的放置不做要求。D) 要求对一般涂敷绿色阻焊剂的板，采用白色永久性绝缘油墨；对全板喷锡板，建议采用黄色永久性绝缘油墨，以便看清字符；对于RO4350板材，无阻焊情况下，字符建议采用绿色或红色永久性绝缘油墨。优先选用反差较大的颜色。5.6 射频板阻焊层设计阻焊层可防止焊锡膏的流动。但是，由于厚度不确定性和绝缘性能的未知性，整个板表面都覆盖阻焊材料将会导致微带设计中电磁能量的较大变化,同时散热也会有所影响。对射频电路传输线、微带线部分，一般采用绿油桥(焊坝so

23、lder dam）来作阻焊层，如图3所示，桥的宽度应该大于0.1mm。公司标准Q/ZX 04.100.2印制电路板设计规范工艺性要求中关于阻焊层的规定适用于射频板的表层非射频信号走线区域。 图3 射频走线上绿油桥覆盖对于需要阻抗控制的射频信号走线则需要根据实际情况区别对待。一般建议依照如下原则进行设计：A) 对于小于8GHz的普通射频信号走线，可以涂敷厚度15 um以下的阻焊膜。B) 对于更高频率的电路，不建议做任何厚度的阻焊涂敷。只需要在走线上焊盘周边加上公司规定的标准阻焊条(焊坝)阻挡焊料随意流动即可。C) 对小于8GHz频段内的微带结构滤波、匹配等需要高Q值的电路部分，由于阻焊层会改变这

24、部分电路的Q值即频带特性，除非设计者设计时考虑阻焊层的影响，一般不建议做任何厚度的阻焊涂敷。D) 对于大功率功放电路射频走线禁止使用任何厚度的阻焊涂敷。本原则仅适用于在印制板表层的射频信号走线，即采用微带线（microstrip）形式或使用接地共面波导(CPWG)形式的射频走线，不适用于内层射频信号走线。对于阻焊层的其他设计要求，具体可参见Q/ZX 04.100.2印制电路板设计规范工艺性要求，以网上最新标准为准。5.7 RF PCB其他设计工艺要求RF PCB的其它制造技术要求、工艺要求、拼板设计要求等可以参见Q/ZX 04.100.12印制电路板设计规范工艺性要求(仅适用于射频板)，以网上

25、最新标准为准。6 射频板布局设计6.1 射频板的布局原则 6.1.1 布局方案确定射频印制电路板布局是实现射频电路设计的关键，布局方案要满足电气，机械，可加工性，可组装，可测试性，可维护性及可靠性要求。布局方案的确定原则上要求经过射频、工艺、结构、测试人员的讨论和审批。布局前应该对单板的功能、工作频段、电流电压、主要射频器件类型、EMC要求、相关射频指标等有一个详细的了解，并且应该得到明确的叠层结构要求、阻抗控制要求、外形结构尺寸图、屏蔽腔和罩的尺寸位置、特殊器件加工说明（例如需要板上挖空直接机壳散热的器件尺寸位置说明）等。另外还应该在射频硬件人员的确认下明确主要射频器件的功率、散热、增益、隔

26、离度、灵敏度等指标以及周围的滤波、偏置、匹配电路的连接方式，对于功放等电路还应该得到器件手册推荐的匹配走线要求或者射频场分析软件仿真得到的阻抗匹配电路指导。由于考虑到频段、空间或成本限制等难度，RF PCB设计中屏蔽腔的划分和屏蔽罩的增加应该在射频硬件人员和结构人员的确认下实施，具体屏蔽罩的设计参见Q/ZX 04.100.12印制电路板设计规范工艺性要求(仅适用于射频板)，以网上最新标准为准。6.1.2 物理分区和电气分区布局分区分解为物理分区和电气分区，物理分区主要涉及元器件布局、朝向和屏蔽等问题；电气分区可以继续分解为电源分配、RF走线、敏感电路和信号以及接地等的分区。 6.1.3 物理分

27、区原则物理分区关键是根据单板的主信号流向规律安排主要元器件，最有效的技术是首先根据RF端口位置固定位于RF路径上的元器件，并调整其朝向以将RF路径的长度减到最小，除了要考虑普通PCB设计时的布局外，还须考虑如何减小各部分之间相互干扰和抗干扰能力，保证多个电路块之间有足够的隔离空间，对于隔离度不够或者敏感的、有强烈辐射源的电路模块要考虑采用金属屏蔽罩将射频能量屏蔽在RF区域内。6.1.4 电气分区原则射频印制电路板电气分区布局一般分为电源,数字和模拟三部分，这三部分要在空间上分开,布局和走线不能跨区域。并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安

28、排在一定的范围之内，从而减小信号环路面积。6.2 射频板的通用布局要求6.2.1 RF链路一字布局在同一屏蔽腔内布局时可按信号由小到大一字布局，如图4，AT为衰减器，A1,A2为放大器。强弱信号之间要加屏蔽隔离，增益较大支路上也要采取屏蔽措施。图4：一字布局6.2.2 RF链路L形布局由于空间限制，在同一个屏蔽腔内有时不能采用一字布局而采用L形布局。如图5，BT为衰减器，B1,B2为放大器.为了保证隔离度，在同一个屏蔽腔内，尽量不要采用Z形、U形、交叉布局。图5：L形布局6.2.3 元器件布局通用要求首先RF板内所有器件的间距要求应该满足公司标准Q/ZX 04.100.2印制电路板设计规范工艺

29、性要求中对于器件间距的要求，在保证同一屏蔽腔内RF主链路一字布局或L形布局的前提下，还应该注意以下要求：A) 相同单元的布局要尽量保证完全相同。例如收发信机有多个接收通道和发射通道，就要保证多个通道的布局和布线要完全相同。B) 感性器件应防止互感，与邻近的电感应该垂直放置。微带线也有电感特性，也应该与邻近电感相互垂直。如果只能平行摆放时应有一定的距离，最好超过3倍的器件宽度。C) 用三个电阻组成的型衰减器，布局时焊盘放置可以放在微带线上，并且不能拐弯，如图6所示。如果布局空间紧张，两个接地电阻要求放在尽量短的高阻支线上，推荐线宽为12mils，如图7所示。在工艺要求的允许前提下，这三个电阻应该

30、尽量互相靠近。 图6电阻衰减器最佳布局 图7电阻衰减器容许布局D) 单片放大器的偏置电路布局可以直接电感焊盘放置到微带线上，也可以通过较细的偏置线从微带线上引出到电感焊盘，建议线宽为12mils，是一段高阻抗线，对微带的阻抗影响很小。馈电电感要求和微带线垂直放置，如图8所示： 图8 单片放大器偏置电感的布局E) 衰减器网络用于改善介质滤波器的端口匹配，要靠近介质滤波器端口，否则滤波器端口带外严重不匹配，导致强烈反射，与放大器级联后，可能引起带外自激。F) 尽可能地把高功率RF放大器（HPA）和低噪音放大器（LNA）隔离开来，简单地说，就是让高功率RF发射电路远离低功率RF接收电路。如果PCB板

31、上物理空间太小，可以把它们分离放在PCB板的两面，或者让它们交替工作，而不是同时工作。高功率电路有时还可包括RF缓冲器和压控制振荡器（VCO）。G) RF输出端尽量远离RF输入端，防止输出信号串到输入端。H) 敏感的模拟信号应该尽可能远离高速数字信号和RF信号。I) 电源滤波的3个电容10uf、0.1uf、100pf要靠近电源管脚，且高频小容量电容100pf靠的最近，当频率高于1GHZ时，增加的10pf滤波电容应该最靠近。J) 静电敏感器件的布局要求尽量远离板边，远离调试器件，插焊器件，螺钉手动安装器件，器件引出线上涂敷阻焊层。K) 去耦电容靠近需保护的有源器件，ESD敏感器件的去耦电容应该靠

32、近器件电源和地管脚放置。L) 滤波器输出端器件尽量靠近VCO的压控输入端，按最小工艺间隔分布布局。M) 发热量大的元器件不要集中放置在一起，以免造成局部高温，使元器件可靠性下降。布局时将热耗大的器件放在通风口的下方，同时靠近散热板或机壳。热敏感器件（热传感器除外）应当远离发热量大的元器件。发热量大的元器件（如功率电阻，功率管）附近不要放置电解电容，以免长时间的烘烤使电解电容的容量漂移，漏电流增大，电性能劣化。6.2.4 金属屏蔽腔对PCB布局的工艺要求1) 建议腔体内器件焊盘应离腔体边至少2mm，以便烙铁返修。器件丝印不被腔体盖住。2) 需考虑屏蔽腔螺丝禁布区的大小，防止组装时损坏表层线路或器

33、件。3) 尽可能保证屏蔽罩的完整非常重要，进入金属屏蔽罩的数字信号线应该尽可能走内层，RF信号线可以从金属屏蔽罩底部的小缺口和地缺口处的布线层上走出去，不过缺口处周围要尽可能地多布一些地，不同层上的地可通过多个过孔连在一起。4) 为保证装配和返修，金属屏蔽罩周围范围内不能有超过其高度的器件，Chip小器件到屏蔽罩的距离应该以上，其它器件距离要求以上，并且放置朝向最好符合方便维修方向。5) 金属屏蔽罩内部不能有超过其高度的器件，并且器件顶部到屏蔽罩面的距离要符合安全规范要求。6.2.5 不同频率单元混排不同频率单元混排易产生许多寄生的互调产物，因此不推荐不同频率单元在同一个屏蔽腔内混排。空间隔离

34、和屏蔽需注意如下：1) 对本振源要单独隔离屏蔽，特别对接收通道，因为本振信号电平相对接收信号电平较大，易形成干扰，同时由于本振电平较高，对其他单元形成较大的辐射干扰。2) 对射频单元和中频单元须加隔离或屏蔽。3) 收发单元混排时应屏蔽隔离。4) 数模混排时，对时钟线要包地铜箔屏蔽。5) 输入和输出端要采取隔离或屏蔽。6.3 常用射频模块电路推荐布局方案6.3.1 频综布局1) 单频综布局。通常采取如图9形状进行布局：左臂支为参考频率源及锁相环控制电路，右臂支为压控制振荡器（VCO）输出隔离放大电路。中部环状为锁相环（PLL）环。图9 单频综布局2) 乒乓切换式频综布局，又叫音叉式布局：音叉的两

35、臂为对称两个PLL频综，臂交汇点为开关切换装置。公共臂为切换后输出放大两路。图10 乒乓切换的双频综布局3) 多通道收发接收机或者发射机本振电平分配电路布局：对称树状布局。形状如下：图11 多通道收发信机的频综布局6.3.2 混频器（MIXER）电路布局混频电路又称上下变频电路，是发射机和超外差式接收机的重要组成部分，是一种典型的频谱搬移电路。对于接收机来讲，其原理就是将接收到的射频信号（RF）与本振电路（LO）进行下变频以产生较低频的中频信号（IF），中频信号经过放大后再进行检波以还原原始信号。对于发射机来讲，其原理就是将中频信号与本振电路进行上变频以产生较高的射频信号，射频信号经过放大后再

36、进行发射。1) T字布局同面。图12是一个典型的混频器布局；图12 混频器的“T”字形布局2) T字布局异面上变频方式：RF支路跟LO支路异面，IF支路与LO同面。这样布局能够最大限度较少本振泄漏到RF支路。3) T字布局异面下变频方式：RF支路跟LO支路同面，IF支路与LO异面。6.3.3 声表滤波器电路布局1) 声表滤波器的输入和输出最好分别放在PCB正反两面，输入输出电路在实际布线时，尽可能地减少传输线长度；条件允许的化，在微带线周围铺地（微带线与地的距离大于等2倍微带线宽），在地平面沿传输线打地孔。不用的空间都给铺上地；减少微带传输线的不连续性环节，比如突变，拐弯等。2) 如果输入输出

37、电路在PCB同一安装面，又处于同一腔体。应该在腔体内表面贴装微波吸收材料，以达到降低反射，增大分布电容的损耗的目的，最终达到减少输入输出电路相互耦合。3) 输入匹配电路的电感和输出匹配电路的电感相互垂直放置，以使电感的磁场方向相互垂直，从而减少耦合。4) 至少在滤波器的下面一层铺地，如果能够多层铺地效果更好。但是要把输入和输出的地电流尽可能的互相分开。通常采用加地槽方式减小输入和输出地电流的共地耦合。这个地槽最好贯通所有介质层，例如图13所示：隔离地槽声表滤波器图13 采用地槽进行输入输出的隔离5) 如果声表滤波器有“RETURN”管脚，应该使RETURN管脚到地的路径最短；如果没有RETUR

38、N管脚，选择离输入、输出信号端最近的“地”脚作为RETURN管脚。6) 两个声表滤波器应该分别放置在独立的屏蔽腔体。也可以将两个声表分别放置在PCB正反两面，通过PCB内层地进行隔离，但必须避免正反两面叠放的情况，因为叠放意味着共地，就存在共地电流耦合，将影响声表性能。7) 声表与混频器级联时，应该将混频器和声表分别放置在独立的屏蔽腔体内。8) 声表与放大器级联时，声表输入匹配电路和输入放大器放置在一屏蔽腔体内，而输出匹配电路和输出放大器放置在另一屏蔽腔体内，以保证足够的隔离。也可以将声表输入匹配电路、输入放大器与输出输入匹配电路、输出放大器分别放置在PCB正反两面，通过PCB内层地进行隔离。

39、但必须避免正反两面叠放的情况，因为叠放意味着共地，就存在共地电流耦合，将影响声表性能。9) 声表与其他单元电路级联时，最好也能考虑采取隔离措施或者吸收措施。 6.3.4 放大器单元电路的布局放大器布局涉及到了输入匹配电路、输出匹配电路、偏置电路、电源电路等布局。在具体布局时应坚持：输入输出匹配电路耦合最小化；电源及偏置电路与输入输出匹配电路耦合最小化。根据以上原则和实际PCB的面积情况，射频放大器单元布局有如下几种布局：1) T型布局。在PCB面积允许的情况下，T型布局是最佳的选择。图14是一个T型布局的实施案例：射频MMIC电源去耦路径电源去耦路径图14 某模块末级放大器的布局方式2) 管子

40、双T布局。当RF放大器同时存在偏置和馈电要求时，双T布局是一种选择。双T布局在实际应用中有两种形式，即双T同边和双T异边。双T同边是指偏置和馈电两臂都位于RF路径的同一边；双T异边是指偏置和馈电两臂分别位于RF路径的两边。双T异边稳定性较好，性能上要优于双T同边，图15为双T同边实例：电源去耦路径偏置去耦路径RF路径射频放大管图15 某单板一个放大器的布局图3) 其他型。有时由于体积因素限制，可以在性能保证有余量的情况下，采取一些变通的方式，比如将偏置和电源去耦电路采用弯式等灵活方式处置, 如图16所示：图16 某功放模块驱动功率管的布局图4) 在放大器单元布局时，偏置和电源去耦器件，应按先高

41、频率去耦后低频率去耦方式进行排列，级频率越高的去耦器件，越接近于RF路径。6.3.5 功放管单元电路的布局由于功率放大器的功率较大，产生热量较多，因此散热问题是功放管电路的重要关注点。通常功放管器件下方的PCB要求挖空，使功放管的金属壳体与屏蔽腔底板紧密接触。如果器件下方的PCB不能挖空，则要求功放管壳体下方的地铜箔不能涂覆阻焊剂。考虑到大面积露铜会造成贴片焊接偏移，应该把大面积露铜用至少0.1mm宽度的阻焊隔成四个以上小面积露铜区。器件应该通过螺丝与器件壳体紧密接触。在功放管的周围也要多放置一些加固螺丝保证器件良好接地。在射频电路中特性阻抗通常为50欧姆，而较大功率射频功率管的输入、输出阻抗

42、值很小，通常只有几个欧姆或零点几欧姆。这样就要求我们在功率放大器单元电路的PCB设计过程中，通过微带线将功率管的输入、输出阻抗从几个欧姆匹配到50欧姆；此外在多级功放电路级联的设计中，还要考虑级间匹配问题，使后级功放管的输入阻抗和前级阻抗管的输出阻抗共轭匹配。通常这种阻抗匹配电路需要通过软件仿真得到实现，而与之相关的器件布局必须在有明确的仿真结果后才能确定具体位置，如图17所示是某功放管电路布局实例。射频功放单板中因阻抗匹配和供电管脚滤波的原因，功放管管脚与滤波电容器件间距很近甚至重叠放置，这种情况应该以射频性能考虑优先。但是针对器件之间间距不符合工艺标准的，设计人员必须前期与工艺人员充分沟通

43、，确保在加工生产中能够手工焊接这些器件。 图17 某功放管的布局图7 射频板布线设计7.1 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

44、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

45、设计部颁布的印刷电路板设计规范EMC要求，以网上最新标准为准。7.2 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

46、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

47、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/ZX 04.100.2印制电路板设计规范工艺性要求和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

48、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到最小可以将感性耦合减到最小；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。7.3 传输微带线的阻抗控制在射频电路的特性阻抗设计中，最常使用的微带线结构有4种：表面微带线、嵌入式微带线、带状线、双带线，由于射频板多是双层板，所以表面微带线模型结构用途最广泛。对于射频多层板有些射频线走内层，为带

49、状线形式，阻抗都为50。PCB信号走线的阻抗与板材的介电常数、PCB叠层结构、线宽等有关。下表列出一些典型PCB的阻抗（50）控制的参数，新设计的PCB可以直接套用这些数据：板材相对介电常数厚度线宽（mils）RO43503.48层厚0.8mm75FR44.25层厚1.0mm60TLX-8-0310-C1/C22.55层厚0.8mm87FR44.25层厚0.35mm27FR44.25层厚0.36mm27FR44.25(带状线)0.36+1.13_0.36mm18表一 典型PCB阻抗（50）控制参数表7.4 射频板布线要求7.4.1 转角 射频信号走线如果走直角，拐角处的有效线宽会增大，阻抗不连

50、续而引起反射。故要对转角进行处理，主要为切角和圆角两种方法。(1) 切角适用于比较小的弯角。如图18，切角的适用频率可达10GHz。 图18 切角 图19 圆角(2) 圆弧角的半径应足够大，一般来说，要保证：R3W。如图19所示。7.4.2 微带线布线 PCB顶层走射频信号，射频信号下面的平面层必须是完整的接地平面，形成微带线结构。如图20所示。要保证微带线的结构完整性，有以下要求：(1) 微带线两边的边缘离下方地平面边缘至少要有3W宽度。且在3W范围内，不得有非接地的过孔。(2) 微带线至屏蔽壁距离应保持为2W以上。（注：W为线宽）(3) 同层内非耦合微带线要做包地铜皮处理并在地铜皮上加地过

51、孔，孔间距小于/20，均匀排列整齐。地铜箔边缘要光滑、平整、禁止尖锐毛刺。建议包地铜皮边缘离微带线边缘大于等于1.5W的宽度或者3H的宽度，H表示微带衬底介质的厚度。(4) 禁止RF信号走线跨第二层的地平面缝隙。 图20 微带线的结构完整性7.4.3 带状线布线射频信号有时要从PCB的中间层穿过，常见的为从第三层走，第二层和第四层必须是完整的接地平面，即偏心带状线结构。如图21所示，应保证带状线的结构完整性须要求：(1) 带状线两边的边缘离上下地平面边缘至少3W宽度，且在3W范围内，不得有非接地的过孔。(2) 禁止RF带状线跨上下层的地平面缝隙。(3) 同层内带状线要做包地铜皮处理并在地铜皮上

52、加地过孔，孔间距小于/20，均匀排列整齐。地铜箔边缘要光滑、平整、禁止尖锐毛刺。建议包地铜皮边缘离带状线边缘大于等于1.5W的宽度或者3H的宽度，H表示带状线上下介质层总厚度。(4) 如果带状线要传输大功率信号，为了避免50欧姆线宽过细，通常要将带状线区域的上下两个参考平面的铜皮做挖空处理，挖空宽度为带状线的总介质厚度的5倍以上，如果线宽仍然达不到要求，则再将上下相邻的第二层参考面挖空， 图21 带状线布线7.4.4 微带线耦合器主要用于检测大功率信号的强度、驻波。在要求不高且耦合度大于20dB的情况下可用两条靠近的PCB走线做成微带线耦合器，如图22所示。当要求有定向性时，耦合长度L需满足

53、L=/4，图中W为耦合线条的宽度，原则上通常微带线阻抗为50。 图22 微带线耦合器 图23 微带线功分器7.4.5 微带线功分器在要求不高的情况下，可以用PCB走线做成微带线功分器，如图23所示，要求阻抗满足下列要求：Z0=50，Z1=21/2Z0=70.0，从功率合成点B到电阻C点之间的走线距离LBC应满足：LBC=/4，其中电阻阻值为100。7.4.6 /4微带线周期正弦波间隔/4（即90度）处的两点，互相之间的影响最小。当/4微带线一端直接接地，或通过高频滤波电容（如100PF）接地，即一端交流接地时，另一端相当于交流开路，对线长等于/4的信号来说具电感效应，其典型应用是小信号放大管或

54、功率管的偏置与供电电路，如图24所示。/4走线长度指的是偏置路径的高频滤波电容到射频信号走线或匹配铜箔的距离。并联的组合滤波电容应排列在一起，要注意排列次序。/4的高阻线要直接从高频滤波电容的脚上拿出来。图24 功放管偏置走线7.4.7 渐变线一些射频器件封装较小，SMD焊盘宽度可能小至12mils，而射频线宽可能达50mils，建议选用渐变线，禁止线宽突变。渐变线如图25所示。 图25 渐变线8 过孔与接地8.1 射频信号走线过孔为了保证射频走线阻抗的连续性，最好不要在走线上打过孔。但是对于多层射频板必须要换层走线时，就要考虑过孔回损指标造成的影响。过孔会呈现出感性，图26所示为过孔精确的电气特性模型，其中Lvia为过孔电感，Cvia为过孔PCB焊盘的寄生电容。图26： 过孔的电特性模型通常应该将过孔尺寸减