网上有很多关于RF电路PCB设计的好书、视频和信息。我最喜欢的一些RF资源来自Hans Rosenberg、Stephen Chavez和Rick Hartley，但还有更多其他资源。这些PCB设计工程师对从原理图概念到PCB布局的RF设计有很好的见解。

以下是我里学到的常见建议简要总结：

• 原理图显示了RF电路的“理想”功能。在PCB布局中实现原理图时，铜线、介质材料以及相邻电路和金属特征的“实际”物理特性会产生寄生影响：电阻、电感和电容。

• 布局工程师的职责是尽量减少“理想”和“实际”之间的差异

• 电子设备和系统的工作频率从几兆到几千兆赫兹不等。找到控制寄生影响的最佳方法只需要一些基本的指南。

  a. 识别并理解电路中的电流回路

  b. 回路越短，阻抗与电阻的比越低

  c. 用尽可能靠近参考信号层的连续接地层

  d. 给每个接地连接配置导通孔，使其尽可能靠近焊盘

为了在PCB中实现这些目标，要切记PCB是3D环境。靠近信号层的连续接地层，阻抗计算，材料选择、铜厚，走线厚度，屏蔽和间距，成为控制“实际”电路寄生影响的工具。

所有设计师都可以在PCB设计中采用这些工具。然后下载Saturn的免费PCB工具包等工具，看看在“差分对/XTALK”选项卡（图1）中切换到不同参数将如何改变目标阻抗值。这将使设计师能够创建好的RF设计。

现在，最艰难的部分开始发挥作用：制造。

焊盘内通孔：

在元件焊盘内放置通孔最终会给组装带来问题，且制造时填充通孔会增加成本。

一种解决方案是通过使用与焊盘一样宽的走线（称为“strapping”）来延伸元器件焊盘，使其有足够的距离将通孔放置在阻焊膜下方。这样可保持焊点的完整性，并覆盖了通孔（无需额外的通孔填充成本），降低了电阻。

图1：更改参数将会更改目标阻抗值（来源：Saturn PCB Design公司）

SMD焊盘中的通孔必须填充导电材料。焊料不会粘在非导电表面上。即使使用微导通孔，用导电材料填充它们以保持表面平整也很重要。不要期望电镀来填充这些通孔。他们不会电镀那么久。（注：电镀封孔实际上是传说。它从未发生过。这实际上是过去那些孔中的HASL。）

铜覆盖元器件引脚

称为阻焊膜限定（solder mask defined，简称SMD）焊盘封装。这会产生一些组装问题。

由于在制造过程中进行了阻焊加大（出于对准目的），“焊盘”面积现在比推荐值要大得多。焊料无法填充更大的面积，元器件引脚变得焊料不足。

与制造商和组装商沟通，说明要保持这些区域为“按照设计中的要求”生产。 在制造和组装图中添加信息以鉴别这些区域。

当阻焊层得到控制且存在足够的焊料时，确保与大铜面的连接不会变为散热器。大铜面会带走热量，使焊点快速冷却。陶瓷元器件通常会因元器件上的CTE应力而开裂。

采用典型的释放方法将焊料限制在这些引脚内或仅限制一半引脚区域，以使焊料适当冷却，而不会在焊盘附近产生额外的阻抗。见图2和图3。

图2：错误方法：绿色表示阻焊层间隙

图3：适当的方法

关于铺铜的注意事项

从大面积铜区域进入元器件引脚的电流不会超过该引脚可以处理的电流。添加更多的铜不会缓解这个问题。

很多引脚旁有铺铜的BGA最终会导致一些引脚无法得到足够的焊料，BGA焊料球不能适当坍落，因此无法拆焊它来修复任何开路或短路。仅供参考：BGA不会通过引脚散热。不要采用太多旁边有铺铜的引脚。

连接到GND的贯穿孔元器件引脚不需要连接到每一层。如果它们没有“释放”，它们要么永远不会得到好的焊点，要么就无法进行焊接或拆焊。这些引脚应仅在需要时连接到平面，连接尽可能少。

屏蔽导通孔

我有一些关于在同一层信号周围的GND平面中放置导通孔的建议。

这些导通孔会占用电路板每一层的空间。开始用3D模式思考。如果在第1层布线信号， GND就应该在第2层或第3层。使用盲孔作为屏蔽导通孔。这不仅可释放其他层上的布线空间，还可防止噪声（如天线）传播到所有其他层。

找到信号λ，以适当间隔导通孔。适当地放置这些屏蔽导通孔。

元器件问题

部件靠得太近或共享占位焊盘违反了IPC-2221标准第8章第2节中 “一个引脚一个焊盘”规则。这也减少了两个元器件的焊料。大多数组装工厂在使用AOI系统检查焊接故障时都认为这是一个错误。它会被解读为短路。

元器件公差不在“理想”范围内。可能需要对购买的部件设置严格的公差，或者在组装前对其进行测量，如不符合要求，则“弃用”。

元器件互换和双占位可能会对“实际”电路造成严重破坏。对于所有互换，一定要遵循3F原则——即功能、适配性和外形。

材料和层堆叠

不平衡的层堆叠在RF设计中很常见。这在PCB制造过程中不会产生太多问题，但在PCB组装过程中确实会产生问题。弓曲和扭曲会失控。

如果能计划在层堆叠中插入增强板，会有所帮助。

添加金属棒或金属板，并将其作为制造过程的组成部分。

添加厚铜层或CIC金属夹心层。

与制造商和组装商讨论所有可能性。可能需要一些特殊的处理、预钻孔和特殊材料。

芯材和半固化片的材料规格可能因批次和供应商而异。 “理想”电路越密集，对“实际”材料的要求就越严苛。

与制造商展开真正的合作，以便能够为产品提供足够的同一批材料，甚至需要他们为满足贵公司的需求而储存材料。

多个电源和接地连接

›  ›  ›在这些条件下放置元器件至关重要。将所有具有相同电源和接地参考的元器件放在一起。分散它们会产生噪声及导致不良信号完整性。

›  ›  ›不要切断回流路径

RF现在无处不在，今天的PCB设计师应该尽可能地学习这项技术，以及为什么它终究不是真正的“黑魔法”。

我希望这篇文章能帮助设计师设计出更好的RF PCB。我还建议设计师尽可能多地阅读有关RF PCB设计的书籍和文章，并观看上述设计专家的一些视频。

【本文转自公众号ECIO电子首席情报官，转载仅供学习交流。】