射頻板疊層結(jié)構(gòu)及布線要求

01

射頻板疊層結(jié)構(gòu)

RF PCB單板的疊層結(jié)構(gòu)除了要考慮射頻信號線的阻抗以外，還需要考慮散熱、電流、器件、EMC、結(jié)構(gòu)和趨膚效應(yīng)等問題，通常我們在多層印制板分層及堆疊中遵徇以下一些基本原則： A) RF PCB的每層都大面積鋪地，沒有電源平面，RF布線層的上下相鄰兩層都應(yīng)該是地平面。 即使是數(shù)模混合板，數(shù)字部分可以存在電源平面，但是 RF 區(qū)仍然要滿足每層都大面積鋪地的要求。
B) 對RF雙面板來說，頂層為信號層，底層為地平面。 四層RF單板，頂層為信號層，第二層和第四層為地平面，第三層走電源、控制線。特殊情況在第三層可以走一些RF 信號線。更多層的RF單板，以此類推。 C) 對于RF背板來說，上下兩表面層都是地面，為了減小過孔及連接器的引起的阻抗不連續(xù)性，第二、三、四、五層走數(shù)字信號。 而其它靠底面的帶狀線層都是 底面 信號層。同樣，RF 信號層上下相鄰兩層該是地面，每層都應(yīng)該大面積鋪地。
D) 對于大功率、大電流的射頻板應(yīng)該將RF 主鏈路放置到頂層并且用較寬的微帶線連接。 這樣有利于散熱和減小能量損耗，減少導(dǎo)線腐蝕誤差。
E) 數(shù)字部分的電源平面應(yīng)靠近接地平面，并且安排在接地平面之下。 這樣可以利用兩金屬平板間的電容作電源的平滑電容，同時接地平面還對電源平面上分布的輻射電流起到屏蔽作用。 具體疊層方法和平面分割要求可以參照EDA 設(shè)計部頒布的《20050818 印刷電路板設(shè)計規(guī)范——EMC 要求》，以網(wǎng)上標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。

02

射頻板布線要求

2.1 轉(zhuǎn)角

射頻信號走線如果走直角，拐角處的有效線寬會增大，阻抗不連續(xù)而引起反射。故要對轉(zhuǎn)角進行處理，主要為切角和圓角兩種方法。 (1) 切角適用于比較小的彎角，切角的適用頻率可達(dá)10GHz。

(2) 圓弧角的半徑應(yīng)足夠大，一般來說，要保證：R>3W。

2.2 微帶線布線

PCB頂層走射頻信號，射頻信號下面的平面層必須是完整的接地平面，形成微帶線結(jié)構(gòu)。要保證微帶線的結(jié)構(gòu)完整性，有以下要求： (1) 微帶線兩邊的邊緣離下方地平面邊緣至少要有3W 寬度。且在3W 范圍內(nèi)，不得有非接地的過孔。
(2) 微帶線至屏蔽壁距離應(yīng)保持為2W 以上。（注：W 為線寬）。
(3) 同層內(nèi)非耦合微帶線要做包地銅皮處理并在地銅皮上加地過孔，孔間距小于λ/20，均勻排列整齊。 地銅箔邊緣要光滑、平整、禁止尖銳毛刺。建議包地銅皮邊緣離微帶線邊緣大于等于1.5W的寬度或者3H的寬度，H 表示微帶襯底介質(zhì)的厚度。
(4) 禁止 RF 信號走線跨第二層的地平面縫隙。

2.3 帶狀線布線

射頻信號有時要從PCB的中間層穿過，常見的為從第三層走，第二層和第四層必須是完整的接地平面，即偏心帶狀線結(jié)構(gòu)。應(yīng)保證帶狀線的結(jié)構(gòu)完整性須要求：
(1) 帶狀線兩邊的邊緣離上下地平面邊緣至少3W寬度，且在3W范圍內(nèi)，不得有非接地的過孔。
(2) 禁止RF帶狀線跨上下層的地平面縫隙。
(3) 同層內(nèi)帶狀線要做包地銅皮處理并在地銅皮上加地過孔，孔間距小于λ/20，均勻排列整齊。地銅箔邊緣要光滑、平整、禁止尖銳毛刺。 建議包地銅皮邊緣離帶狀線邊緣大于等于1.5W的寬度或者3H的寬度，H 表示帶狀線上下介質(zhì)層總厚度。
(4) 如果帶狀線要傳輸大功率信號，為了避免50歐姆線寬過細(xì)，通常要將帶狀線區(qū)域的上下兩個參考平面的銅皮做挖空處理，挖空寬度為帶狀線的總介質(zhì)厚度的5倍以上，如果線寬仍然達(dá)不到要求，則再將上下相鄰的第二層參考面挖空。