【3】射頻PCB設(shè)計(jì)的EMC規(guī)范

　　1 層分布

　　1.1 雙面板，頂層為信號(hào)層，底面為地平面。

　　1.2 四層板，頂層為信號(hào)層，第二層為地平面，第三層走電源、控制線。特殊情況下(如 射頻信號(hào)線要穿過(guò)屏蔽壁)，在第三層要走一些射頻信號(hào)線。每層均要求大面積敷地。

　　1.2 四層板，頂層為信號(hào)層，第二層為地平面，第三層走電源、控制線。特殊情況下(如 射頻信號(hào)線要穿過(guò)屏蔽壁)，在第三層要走一些射頻信號(hào)線。每層均要求大面積敷地。

　　2 接地

　　2.1 大面積接地 為減少地平面的阻抗，達(dá)到良好的接地效果，建議遵守以下要求： a) 射頻 PCB 的接地要求大面積接地; b) 在微帶印制電路中，底面為接地面，必須確保光滑平整; c) 要將地的接觸面鍍金或鍍銀，導(dǎo)電良好，以降低地線最抗; d) 使用緊固螺釘，使其與屏蔽腔體緊密結(jié)合，緊固螺釘?shù)拈g距小于λ/20(依具體情 況而定)。

　　2.2 分組就近接地 按照電路的結(jié)構(gòu)分布和電流的大小將整個(gè)電路分為成相對(duì)獨(dú)立的幾組，各組電路就 近接地形成回路，要調(diào)整各組內(nèi)高頻濾波電容方向，縮小電源回路。注意接地線要短而直， 禁止交叉重疊，減少公共地阻抗所產(chǎn)生的干擾。

　　2.3 射頻器件的接地 表面貼射頻器件和濾波電容需要接地時(shí)，為減少器件接地電感，要求： a) 至少要有 2 根線接鋪地銅箔; b) 用至少 2 個(gè)金屬化過(guò)孔在器件管腳旁就近接地。 c) 增大過(guò)孔孔徑和并聯(lián)若干過(guò)孔。 d) 有些元件的底部是接地的金屬殼，要在元件的投影區(qū)內(nèi)加一些接地孔，表面層 不得布線。

　　2.4 微帶電路的接地 微帶印制電路的終端單一接地孔直徑必須大于微帶線寬，或采用終端大量成排密布小孔 的方式接地。

　　2.5 接地工藝性要求

　　a) 在工藝允許的前提下，可縮短焊盤(pán)與過(guò)孔之間的距離;

　　b) 在工藝允許的前提下，接地的大焊盤(pán)可直接蓋在至少 6 個(gè)接地過(guò)孔上(具體數(shù)量因 焊盤(pán)大小而異);

　　c) 接地線需要走一定的距離時(shí)，應(yīng)縮短走線長(zhǎng)度，禁止超過(guò)λ/20，以防止天線效應(yīng) 導(dǎo)致信號(hào)輻射;

　　d) 除特殊用途外，不得有孤立銅箔，銅箔上一定要加地線過(guò)孔;

　　e) 禁止地線銅箔上伸出終端開(kāi)路的線頭。

　　3 屏蔽

　　3.1 射頻信號(hào)可以在空氣介質(zhì)中輻射?？臻g距離越大，工作頻率越低，輸入輸出端的寄 生耦合就越小，隔離度則越大。PCB 典型的空間隔離度約為 50dB。

　　3.2 敏感電路和強(qiáng)烈輻射源電路要加屏蔽，但如果設(shè)計(jì)加工有難度時(shí)(如空間或成本限 制等)，可不加，但要做試驗(yàn)最終決定。這些電路有：

　　a) 接收電路前端是敏感電路，信號(hào)很小，要采用屏蔽。

　　b) 對(duì)射頻單元和中頻單元須加屏蔽。接收通道中頻信號(hào)會(huì)對(duì)射頻信號(hào)產(chǎn)生較大干擾， 反之，發(fā)射通道的射頻信號(hào)對(duì)中頻信號(hào)也會(huì)造成輻射干擾。

　　c) 振蕩電路：強(qiáng)烈輻射源，對(duì)本振源要單獨(dú)屏蔽，由于本振電平較高，對(duì)其他單元形 成較大的輻射干擾。

　　d) 功放及天饋電路：強(qiáng)烈輻射源，信號(hào)很強(qiáng)，要屏蔽。

　　e) 數(shù)字信號(hào)處理電路：強(qiáng)烈輻射源，高速數(shù)字信號(hào)的陡峭的上下沿會(huì)對(duì)模擬的射頻信 號(hào)產(chǎn)生干擾。

　　f) 級(jí)聯(lián)放大電路：總增益可能會(huì)超過(guò)輸出到輸入端的空間隔離度，這樣就滿足了振蕩 條件之一，電路可能自激。如果腔體內(nèi)的電路同頻增益超過(guò) 30-50dB，必須在 PCB 板 上焊接或安裝金屬屏蔽板，增加隔離度。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮頻率、功率、增益情況 決定是否加屏蔽板。

　　g) 級(jí)聯(lián)的濾波、開(kāi)關(guān)、衰減電路：在同一個(gè)屏蔽腔內(nèi)，級(jí)聯(lián)濾波電路的帶外衰減、級(jí) 聯(lián)開(kāi)關(guān)電路的隔離度、級(jí)聯(lián)衰減電路的衰減量必須小于 30-50dB。如果超過(guò)這個(gè)值， 必須在 PCB 板上焊接或安裝金屬屏蔽板，增加隔離度。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮頻率、功 率、增益情況決定是否加屏蔽板。

　　h) 收發(fā)單元混排時(shí)應(yīng)屏蔽。

　　i) 數(shù)?；炫艜r(shí)，對(duì)時(shí)鐘線要包地銅皮隔離或屏蔽。

4 屏蔽材料和方法

　　4.1 常用的屏蔽材料均為高導(dǎo)電性能材料，如銅板、銅箔、鋁板、鋁箔。鋼板或金屬鍍 層、導(dǎo)電涂層等。

　　4.2 靜電屏蔽主要用于防止靜電場(chǎng)和恒定磁場(chǎng)的影響。應(yīng)注意兩個(gè)基本要點(diǎn)，即完善的 屏蔽體和良好的接地性。

　　4.3 電磁屏蔽主要用于防止交變磁場(chǎng)或交變電磁場(chǎng)的影響，要求屏蔽體具有良好的導(dǎo)電 連續(xù)性，屏蔽體必須與電路接在共同的地參考平面上，要求 PCB 中屏蔽地與被屏蔽電路地要 盡量的接近。

　　4.4 對(duì)某些敏感電路，有強(qiáng)烈輻射源的電路可以設(shè)計(jì)一個(gè)在 PCB 上焊接的屏蔽腔，PCB 在 設(shè)計(jì)時(shí)要加上“過(guò)孔屏蔽墻”，就是在 PCB 上與屏蔽腔壁緊貼的部位加上接地的過(guò)孔。要求 如下：

　　a) 有兩排以上的過(guò)孔;

　　b) 兩排過(guò)孔相互錯(cuò)開(kāi);

　　c) 同一排的過(guò)孔間距要小于λ/20;

　　d) 接地的 PCB 銅箔與屏蔽腔壁壓接的部位禁止有阻焊。

　　4.5 射頻信號(hào)線在頂層穿過(guò)屏蔽壁時(shí)，要在屏蔽腔相應(yīng)位置開(kāi)一個(gè)槽門(mén)，門(mén)高大于 0.5mm, 門(mén)寬要保證安裝屏蔽壁后信號(hào)線與屏蔽體間的距離大于 1mm。

　5 屏蔽罩設(shè)計(jì)

　　5.1 金屬屏蔽腔的基本結(jié)構(gòu)

　　5.1.1 此類(lèi)屏蔽罩被廣泛使用，如圖 27。材料一般為薄的鋁合金，制造工藝一般采用沖 壓折彎或壓力鑄造工藝，這種屏蔽罩有較多的螺釘孔，便于螺釘固定。部分需鋁合金蓋子和 吸波材料增強(qiáng)屏蔽性能。射頻 PCB 需裝在屏蔽腔內(nèi)，要選擇合適的屏蔽腔尺寸，使其最低 諧振頻率遠(yuǎn)高于工作頻率，最好 10 倍以上，詳見(jiàn)附錄 G“金屬屏蔽腔的尺寸設(shè)計(jì)”。

　　5.1.2 屏蔽腔的高度一般為第一層介質(zhì)厚度 15-20 倍或以上，在屏蔽腔面積一定時(shí)，要 提高屏蔽腔的最低諧振頻率，需增加長(zhǎng)寬比，避免正方形的腔體，如圖 。

　　5.2 金屬屏蔽腔對(duì) PCB 布局的工藝要求

　　5.2.1 屏蔽罩與 PCB 板接觸的罩體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮 PCB bottom 面的器件高度，特別是插 件器件引腳伸出的高度。

　　5.2.2 需考慮螺絲禁布區(qū)的大小，防止組裝時(shí)損壞表層線路或器件。射頻功放板由于結(jié) 構(gòu)尺寸的限制，其單板尺寸相對(duì)較小，故一般要求螺釘安裝空間(禁布區(qū))至少在安裝孔焊 盤(pán)外側(cè)。螺釘安裝空間見(jiàn)表 5

　　.5.2.3 金屬屏蔽罩自身成本和裝配成本很貴，并且外形不規(guī)則的金屬屏蔽罩在制造時(shí)很 難保證高精度和高平整性，又使元器件布局受到一些限制;金屬屏蔽罩不利于元器件更換和 故障定位。

　　5.2.4 盡可能保證屏蔽罩的完整非常重要，進(jìn)入金屬屏蔽罩的數(shù)字信號(hào)線應(yīng)該盡可能走 內(nèi)層，RF 信號(hào)線可以從金屬屏蔽罩底部的小缺口和地缺口處的布線層上走出去，不過(guò)缺口 處周?chē)M可能地多布一些地，不同層上的地可通過(guò)多個(gè)過(guò)孔連在一起。

　　5.2.5 為保證裝配和返修，金屬屏蔽罩周?chē)?mm范圍內(nèi)不能有超過(guò)其高度的器件，Chip 小器件到屏蔽罩的距離應(yīng)該2mm以上，其它器件距離要求3mm以上，并且放置朝向最好 符合方便維修方向。

　　5.2.6 金屬屏蔽罩內(nèi)部不能有超過(guò)其高度的器件，并且器件頂部到屏蔽罩面的距離要符 合安全規(guī)范要求。

　　5.2.7 需考慮 SMA 微帶插座與 PCB 板接觸時(shí)的高度匹配，否則焊接可靠性存在影響。 如圖29所示，設(shè)計(jì)時(shí)須考慮PCB板厚的公差(±10%)，金屬屏蔽腔的加工誤差(±0.05mm)。 建議 SMA 微帶插座與 PCB 板的高度間隙不超過(guò) 0.5mm，插座與焊盤(pán)不允許有明顯偏差。

　　5.2.8 由于功放板設(shè)計(jì)的特殊情況，容許 2 塊單板之間信號(hào)穿過(guò)屏蔽罩，并用飛線連接， 如圖

　　【4】射頻走線與地

　　舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)吧。我們將對(duì)多層電路板進(jìn)行射頻線仿真，為了更好的做出對(duì)比，將仿真的PCB分為表層鋪地前的和鋪地后的兩塊板分別進(jìn)行仿真對(duì)比;表層未鋪地的PCB文件如下圖1所示(兩種線寬):

　　圖1a：線寬0.1016 mm的射頻線(表層鋪地前)

　　圖1b：線寬0.35 mm的射頻線(表層鋪地前)

　　圖1：表層未鋪過(guò)地的PCB