射频电路板 减少杂散信号的布局需要 RF 工程师的创造力。牢记这八条规则不仅有助于加快上市时间，还可以提高工作日程的可预测性。


规则 1：接地过孔应位于接地参考平面开关处
流经布线线路的所有电流均等返回。耦合策略有很多，但回流通常流经相邻的地平面或与信号线平行放置的地。随着参考层的继续，所有耦合都仅限于传输线，一切都运行良好。但是，如果信号路由从顶层切换到内层或底层，则回流也必须获得路径。


图 1 是一个示例。紧接在顶层信号线电流下方的是回流。当它转移到底层时，回流通过附近的过孔。但是，如果附近没有用于回流的过孔，则回流通过最近的可用接地过孔。更大的距离会产生电流回路，形成电感器。如果这种不需要的电流路径偏移恰好与另一条​​线路交叉，则干扰会更加严重。这个电流回路其实就相当于形成了一个天线！

帮助您减少 RF PCB 电路寄生效应的八个规则

图 1：信号电流从器件引脚通过过孔流向较低层。在被迫到最近的过孔以更改为不同的参考层之前，回流焊处于信号之下

地面参考是最好的策略，但高速线路有时可以放在内部层上。在上方和下方放置接地参考平面非常困难，半导体制造商可能会受到引脚限制，并将电源线放置在高速线旁边。如果参考电流需要在非直流耦合的层或网络之间切换，去耦电容器应放置在切换点旁边。



规则 2：将器件焊盘连接到顶层地
许多设备在设备封装底部使用散热接地垫。在 RF 设备上，这些通常是电气接地，并且相邻的焊盘点具有接地过孔阵列。器件焊盘可以直接连接到接地引脚，并通过顶层接地连接到任何覆铜。如果有多条路径，则返回流量按路径阻抗按比例分配。通过焊盘的接地连接具有比引脚接地更短且阻抗更低的路径。


电路板和器件焊盘之间的良好电气连接至关重要。在组装过程中，电路板过孔阵列中未填充的过孔也会从器件中吸出焊膏，留下空隙。填充通孔是保持焊接位置的好方法。在评估期间，还要打开阻焊层以验证器件下方的电路板地面上没有阻焊层，因为阻焊层可能会抬起器件或导致其摆动。

规则 3：无参考层间隙

整个设备周边都有过孔。电源网络被分解以实现局部去耦，然后向下延伸至电源平面，通常提供多个过孔以最大限度地减少电感并提高载流能力，而控制总线可以向下延伸至内部平面。所有这些分解最终都被完全夹在设备附近。


这些过孔中的每一个都在内部接地平面上创建了一个禁区，该禁区大于过孔本身的直径，提供了制造间隙。这些禁区很容易导致返回路径中断。使情况更加复杂的是，一些过孔彼此靠近并形成顶层 CAD 视图看不到的地平面沟槽。图 2. 两个电源层过孔的接地层空隙会产生重叠的屏蔽区域并在返回路径上产生中断。回流只能绕过地平面的禁区，导致常见的发射感应路径问题。

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图 2：过孔周围接地层的禁入区域可能重叠，迫使回流远离信号路径。即使没有重叠，禁区也会在接地层中产生鼠咬阻抗不连续性

即使是“友好”的接地过孔也会将相关的金属焊盘带到所需的最小尺寸 印刷电路板制造 过程。非常靠近信号走线的过孔可能会受到侵蚀，就像顶层地面空隙被老鼠咬掉一样。图2为鼠咬示意图。


由于禁区是由CAD软件自动生成的，并且系统板上经常使用过孔，因此在早期布局过程中几乎总是会出现一些返回路径中断。在布局评估期间跟踪每条高速线路并检查相关的回流层以避免中断。将所有可能产生接地平面干扰的过孔放置在靠近顶层接地空隙的任何区域是一个好主意。

规则 4：保持差分线差分
返回路径对信号线性能至关重要，应被视为信号路径的一部分。同时，差分对通常耦合不紧密，回流可能流经相邻层。两个回路都必须通过相同的电气路径进行布线。


即使差分对的两条线路没有紧密耦合，邻近和共享设计约束也会将回流保持在同一层上。要真正保持低杂散信号，需要更好的匹配。任何计划的结构，例如差动元件下的地平面切口，都应该是对称的。同样，匹配的长度可能会在信号迹线中产生波形曲线问题。回流不会引起波浪问题。一条差分线的长度匹配应反映在其他差分线中。

规则 5：RF 信号线附近没有时钟或控制线
时钟和控制线有时可以被视为无关紧要的邻居，因为它们以低速运行，甚至接近直流。然而，它的开关特性几乎是方波，在奇次谐波频率下产生独特的音调。方波发射能量的基频无关紧要，但它的尖锐边缘却很重要。在数字系统设计中，转角频率可以估计必须考虑的最高频率谐波。计算方法为：Fknee=0.5/Tr，其中Tr为上升时间。请注意，它是上升时间，而不是信号频率。然而，尖锐的方波也有很强的高阶奇次谐波，它们可能只会下降到错误的频率并耦合到 RF 线路上，从而违反了严格的传输模板要求。


时钟和控制线应通过内部接地层或顶层接地层与射频信号线隔离。如果不能使用接地隔离，走线的布线应使它们以直角交叉。由于时钟或控制线发出的磁通量线将在干扰线电流周围形成辐射柱轮廓，因此它们不会在接收器线中产生电流。减慢上升时间不仅可以降低转折频率，还有助于减少干扰源的干扰，而且时钟或控制线也可以充当接收器线。接收器线仍然充当杂散信号进入设备的管道。

规则 6：使用地隔离高速线路
微带线和带状线大多耦合到相邻的地平面。一些通量线仍然水平发散并终止相邻迹线。一条高速线路或差分对上的音调终止于下一条迹线，但信号层上的接地灌注为通量线创建了一个较低阻抗的端接点，从而使相邻迹线免受音调影响。

由时钟分配或合成器设备路由以承载相同频率的迹线簇可能彼此相邻运行，因为干扰音调已经存在于接收器线路上。但是，分组的线最终会散开。分散时，应在开始分散的分散线和过孔之间提供地面泛洪，以便诱导回流沿标称回流路径回流。在图 3 中，接地岛末端的过孔允许感应电流流到参考平面。地灌注上其他过孔之间的间距不应超过波长的十分之一，以确保地不成为谐振结构。

帮助您减少 RF 的八个规则 PCB 电路寄生

图 3：分散走线的顶层接地过孔为回流提供流路

规则 7：不要在嘈杂的电源平面上布线 RF 线
音调进入电源平面并传播到各处。如果寄生音调进入电源、缓冲器、混频器、衰减器和振荡器，它们可以调制干扰频率。同样，当电源到达电路板时，它还没有完全清空以驱动 RF 电路。应尽量减少 RF 线暴露于电源层，尤其是未过滤的电源层。


与地相邻的大型电源平面可产生可衰减寄生信号的高质量嵌入式电容器，并用于数字通信系统和某些 RF 系统。另一种方法是使用最小化的电源层，有时更像是粗走线而不是层，这样射频线就更容易完全避开电源层。这两种方法都是可能的，但不能将两者的最坏特性结合起来，即使用小电源平面并将射频线布线在顶部。

规则 8：保持去耦靠近器件
去耦不仅有助于将杂散噪声排除在设备之外，还有助于消除设备内部产生的音调耦合到电源层。去耦电容离工作电路越近，效率越高。本地去耦受电路板走线寄生阻抗的干扰较小，较短的走线支持较小的天线，从而减少了不需要的音调发射。电容放置结合最高自谐振频率，通常是最小值，最小外壳尺寸，离器件最近，电容越大离器件越远。在 RF 频率下，电路板背面的电容器会产生过孔串到地路径的寄生电感，从而失去大部分噪声衰减优势。

总结
通过评估电路板布局，我们可以发现可能传输或接收杂散 RF 音调的结构。跟踪每一条线，有意识地识别它的返回路径，确保它能与线平行，尤其要彻底检查过渡。此外，将潜在的干扰源与接收器隔离开来。遵循一些简单直观的规则来减少杂散信号可以加快产品发布速度并降低调试成本。