深度刨析：数射频板叠层结构、以及布线要求

geren2014

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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 底面 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。

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射频板布线要求

2.1 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，切角的适用频率可达 10GHz。

(2) 圆弧角的半径应足够大，一般来说，要保证：R>3W。

2.2 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。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孔，孔间距小于λ/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。

2.3 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。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加地过孔，孔间距小于λ/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。