高頻PCB的案例
高頻PCB電路設計常見的66個問題
隨著電子技術快速發展，以及無線通信技術在各領域的廣泛應用，高頻、高速、高密度已逐步成為現代電子產品的顯著發展趨勢之一。
信號傳輸高頻化和高速數字化，迫使PCB走向微小孔與埋/盲孔化、導線精細化、介質層均勻薄型化，高頻高速高密度多層PCB設計技術已成為一個重要的研究領域。
作者根據多年在硬件設計工作中的經驗，總結了一些高頻電路的設計技巧及注意事項，供大家參考。
1、如何選擇PCB板材？
選擇PCB板材必須在滿足設計需求和可量產性及成本中間取得平衡點。設計需求包含電氣和機構這兩部分。通常在設計非常高速的PCB板子（大于GHz 的頻率）時這材質問題會比較重要。
例如，現在常用的FR-4材質，在幾個GHz的頻率時的介質損耗（dielectric loss）會對信號衰減有很大的影響，可能就不合用。就電氣而言，要注意介電常數（dielectric constant）和介質損在所設計的頻率是否合用。
2、如何避免高頻干擾？
避免高頻干擾的基本思路是盡量降低高頻信號電磁場的干擾，也就是所謂的串擾（Crosstalk）。可用拉大高速信號和模擬信號之間的距離，或加ground guard/shunt traces在模擬信號旁邊。還要注意數字地對模擬地的噪聲干擾。
3、在高速設計中，如何解決信號的完整性問題？
信號完整性基本上是阻抗匹配的問題。而影響阻抗匹配的因素有信號源的架構和輸出阻抗（output impedance），走線的特性阻抗，負載端的特性，走線的拓樸（topology）架構等。解決的方式是靠端接（termination）與調整走線的拓樸。
4、差分布線方式是如何實現的？
展開 華為基站拆解曝光：PCB設計+高頻走線，完美的像藝術品！
PCB電路設計結構如何？帶著一堆問題，我們拆解了華為RRU3908，一個戶外無線基站，它的每個射頻前端輸出功率為20/40瓦。
該基站的雙工器似乎是虹膜耦合腔濾波器，與一些腔間耦合。輸入和輸出的耦合是T，是諧振器上的一個連接部分，而不是耦合回路。頻率由電容帽調節。濾波器是寬信號的帶通。
如果能看到該過濾器的響應速度，那就更好了。
中央處理單元
網絡通信由飛思卡爾MPC8321 PowerQUICC2 CPU處理，CPU運行在200 MHz，擁有2x 256 MB Hynix DDR2 RAM。它使用一個PMC QuadPHY 10gb控制器用于兩個光學輸入/輸出。
ADC和DAC單比特流的解碼和編碼由3 Altera Cyclone III FPGA和定制的華為SD6151RBI控制器處理。
該華為基站采用德州儀器TMS320系列DSP處理器對單比特流進行處理。TMS320C6410是一個只計算整數的定點DSP, TMS320CT16482 1 GHz DSP CPU計算浮點數。
信號接收部分
輸入信號來自兩條失相線，首先由Skyworks SKY73021-11 1.7 - 2.2 GHz下變頻混頻器處理，得到2.2 GHz到550 MHz的頻率。
下變頻混頻器的本振為模擬器件ADF4110B。
一個SIPAT鋸過濾器用于隔離。
根據信號來源或類型的不同，假設在信號線分成3G ADC線或4G ADC線之前使用的是模擬設備AD8376可變增益放大器。
3G線路模擬到數字轉換由模擬設備AD6655-10處理，這是一個14位150 MSPS芯片，專門針對3G基站。
展開 多層PCB設計：過孔對高頻信號傳輸有哪些“致命”影響
這樣的阻抗在有高頻電流的通過已經不能夠被忽略，特別要注意，旁路電容在連接電源層和地層的時候需要通過兩個過孔，這樣過孔的寄生電感就會成倍增加。
如何使用過孔
EDA365電子論壇
通過上面對過孔寄生特性的分析，我們可以看到，在高速PCB 設計中，看似簡單的過孔往往也會給電路的設計帶來很大的負面效應。為了減小過孔的寄生效應帶來的不利影響，在設計中可以盡量做到：
1．從成本和信號質量兩方面考慮，選擇合理尺寸的過孔大小。必要時可以考慮使用不同尺寸的過孔，比如對于電源或地線的過孔，可以考慮使用較大尺寸，以減小阻抗，而對于信號走線，則可以使用較小的過孔。當然隨著過孔尺寸減小，相應的成本也會增加。
2．上面討論的兩個公式可以得出，使用較薄的PCB 板有利于減小過孔的兩種寄生參數。
3．PCB 板上的信號走線盡量不換層，也就是說盡量不要使用不必要的過孔。
4．電源和地的管腳要就近打過孔，過孔和管腳之間的引線越短越好。可以考慮并聯打多個過孔，以減少等效電感。
5．在信號換層的過孔附近放置一些接地的過孔，以便為信號提供最近的回路。甚至可以在PCB 板上放置一些多余的接地過孔。
6．對于密度較高的高速PCB 板，可以考慮使用微型過孔。
文章來源：EDA365電子論壇
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此外，5G所使用到的高頻PCB印刷電路板材料需要介電常數小且穩定，同時要具有耐熱性、抗化學性、抗沖擊性、低吸水性等特點。具備以上特性的環氧樹脂，成為了5G主流高頻基材的首選。
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還在傻傻的一個個調整PCB元件的絲印位號？
PCB板上會因EMC而增加的成本通常是因增加地層數目以增強屏蔽效應及增加了ferritebead、choke等抑制高頻諧波器件的緣故。除此之外，通常還是需搭配其它機構上的屏蔽結構才能使整個系統通過EMC的要求。以下僅就PCB板的設計技巧提供幾個降低電路產生的電磁輻射效應：
1）盡可能選用信號斜率(slewrate)較慢的器件，以降低信號所產生的高頻成分。
2）注意高頻器件擺放的位置，不要太靠近對外的連接器。
3）注意高速信號的阻抗匹配，走線層及其回流電流路徑(returncurrentpath)，以減少高頻的反射與輻射。
4）在各器件的電源管腳放置足夠與適當的去耦合電容以緩和電源層和地層上的噪聲。特別注意電容的頻率響應與溫度的特性是否符合設計所需。
5）對外的連接器附近的地可與地層做適當分割，并將連接器的地就近接到chassisground。
6）可適當運用groundguard/shunttraces在一些特別高速的信號旁。但要注意guard/shunttraces對走線特性阻抗的影響。
7）電源層比地層內縮20H，H為電源層與地層之間的距離。
8、2G以上高頻PCB設計，微帶的設計應遵循哪些規則？
射頻微帶線設計，需要用三維場分析工具提取傳輸線參數。所有的規則應該在這個場提取工具中規定。
9、PCB板上高速信號上的AC耦合靠近哪一端效果更好？
經常看見不同的處理方式，有靠近接收端的，有靠近發射端的。
展開 【干貨分享】詳解PCB絲印位號的常規推薦尺寸、調整原則與方法
PCB板上會因EMC而增加的成本通常是因增加地層數目以增強屏蔽效應及增加了ferritebead、choke等抑制高頻諧波器件的緣故。除此之外，通常還是需搭配其它機構上的屏蔽結構才能使整個系統通過EMC的要求。以下僅就PCB板的設計技巧提供幾個降低電路產生的電磁輻射效應：
1）盡可能選用信號斜率(slewrate)較慢的器件，以降低信號所產生的高頻成分。
2）注意高頻器件擺放的位置，不要太靠近對外的連接器。
3）注意高速信號的阻抗匹配，走線層及其回流電流路徑(returncurrentpath)，以減少高頻的反射與輻射。
4）在各器件的電源管腳放置足夠與適當的去耦合電容以緩和電源層和地層上的噪聲。特別注意電容的頻率響應與溫度的特性是否符合設計所需。
5）對外的連接器附近的地可與地層做適當分割，并將連接器的地就近接到chassisground。
6）可適當運用groundguard/shunttraces在一些特別高速的信號旁。但要注意guard/shunttraces對走線特性阻抗的影響。
7）電源層比地層內縮20H，H為電源層與地層之間的距離。
8、2G以上高頻PCB設計，微帶的設計應遵循哪些規則？
射頻微帶線設計，需要用三維場分析工具提取傳輸線參數。所有的規則應該在這個場提取工具中規定。
9、PCB板上高速信號上的AC耦合靠近哪一端效果更好？
經常看見不同的處理方式，有靠近接收端的，有靠近發射端的。
展開 干貨 | 射頻工程師應該了解的PCB知識，超詳細的70問答
本篇文章主要為工程師匯總了高頻PCB電路設計中經常遇到的70個問題，一起來學習一下吧！
1、如何選擇PCB 板材？
選擇PCB 板材必須在滿足設計需求和可量產性及成本中間取得平衡點。設計需求包含電氣和機構這兩部分。通常在設計非常高速的 PCB 板子(大于 GHz 的頻率)時這材質問題會比較重要。
例如，現在常用的 FR-4 材質，在幾個GHz 的頻率時的介質損耗(dielectric loss)會對信號衰減有很大的影響，可能就不合用。就電氣而言，要注意介電常數(dielectric constant)和介質損在所設計的頻率是否合用。
2、如何避免高頻干擾？
避免高頻干擾的基本思路是盡量降低高頻信號電磁場的干擾，也就是所謂的串擾(Crosstalk)。可用拉大高速信號和模擬信號之間的距離，或加 ground guard/shunt traces 在模擬信號旁邊。還要注意數字地對模擬地的噪聲干擾。
3、在高速設計中，如何解決信號的完整性問題？
信號完整性基本上是阻抗匹配的問題。而影響阻抗匹配的因素有信號源的架構和輸出阻抗(output impedance)，走線的特性阻抗，負載端的特性，走線的拓樸(topology)架構等。解決的方式是靠端接(termination)與調整走線的拓樸。
4、差分布線方式是如何實現的？
展開 從原理圖到實實在在PCB電路板，這一過程其實也不容易！
大家都知道理做PCB板就是把設計好的原理圖變成一塊實實在在的PCB電路板，請別小看這一過程，有很多原理上行得通的東西在工程中卻難以實現,或是別人能實現的東西另一些人卻實現不了，因此說做一塊PCB板不難,但要做好一塊PCB板卻不是一件容易的事情。
微電子領域的兩大難點在于高頻信號和微弱信號的處理，在這方面PCB制作水平就顯得尤其重要，同樣的原理設計，同樣的元器件，不同的人制作出來的PCB就具有不同的結果，那么如何才能做出一塊好的PCB板呢？
根據我們以往的經驗,想就以下幾方面談談自己的看法：
一要明確設計目標
接受到一個設計任務，首先要明確其設計目標,是普通的PCB板、高頻PCB板、小信號處理PCB板還是既有高頻率又有小信號處理的PCB板，如果是普通的PCB板，只要做到布局布線合理整齊，機械尺寸準確無誤即可，如有中負載線和長線，就要采用一定的手段進行處理，減輕負載,長線要加強驅動,重點是防止長線反射。
當板上有超過40MHz的信號線時，就要對這些信號線進行特殊的考慮，比如線間串擾等問題。如果頻率更高一些，對布線的長度就有更嚴格的限制，根據分布參數的網絡理論，高速電路與其連線間的相互作用是決定性因素，在系統設計時不能忽略。隨著門傳輸速度的提高，在信號線上的反對將會相應增加，相鄰信號線間的串擾將成正比地增加，通常高速電路的功耗和熱耗散也都很大，在做高速PCB時應引起足夠的重視。
當板上有毫伏級甚至微伏級的微弱信號時，對這些信號線就需要特別的關照，小信號由于太微弱，非常容易受到其它強信號的干擾，屏蔽措施常常是必要的，否則將大大降低信噪比。以致于有用信號被噪聲淹沒，不能有效地提取出來。
展開 HFSS網格剖分提速100倍，了解一下？
但是，當模型幾何具有異常復雜的結構特征時（具有上千個復雜部件的手機整機，具有十多層的高頻高速PCB板等），抑或是幾何模型上具有極其細微結構時（攝像頭模組上的同心紋理等），這種剖分機制的效率便難以保證。
當然，細心的你也許已經注意到在前面的求解流程中有手動網格(mesh seeding)的選項，可以通過提前人工干預的方式提高網格剖分的效率和成功率。但對于一些極為復雜的模型，即使是人工干預也很困難，并且前處理效率難以保證。
逐個擊破，進擊的HFSS網格技術
“簡單的模型千篇一律，復雜的模型各有特點。”如果仔細觀察網格剖分遇到的問題，我們大致可以分為以下四類情況：
■ 電小且模型復雜無規律問題
■ 復雜平面疊層結構問題
■ 超大規模陣列問題
■ 電大尺寸布局類問題
電小且模型復雜無規律問題的難點在于剖分的成功率。由于模型往往是由第三方的CAD工具導入HFSS，經過了格式的轉換，大概率會存在模型誤差或者錯誤的問題，從而導致網格剖分失敗。
最新版本HFSS新推出的Flex meshing技術，可以有效的識別模型的錯誤，并給出提示信息輔助判斷；并且Flex meshing技術可以針對性的對模型關鍵區域提供完全保真度的網格，而放寬用戶定義非關鍵區域網格的要求，極大地提升網格剖分的成功率，網格剖分效率可提升5-10倍。
高速PCB板
復雜平面疊層結構問題的本質在于大邊寬比模型的網格剖分問題，此類模型（通常為PCB）的特點在于板子每一層的厚度固定，HFSS獨特的Phi meshing技術巧妙地利用了模型特征，通過先剖分上下層面網格再生成提網格的機制，網格剖分效率可提升40-60倍。
展開 HFSS網格剖分提速100倍，了解一下？
但是，當模型幾何具有異常復雜的結構特征時（具有上千個復雜部件的手機整機，具有十多層的高頻高速PCB板等），抑或是幾何模型上具有極其細微結構時（攝像頭模組上的同心紋理等），這種剖分機制的效率便難以保證。
當然，細心的你也許已經注意到在前面的求解流程中有手動網格(mesh seeding)的選項，可以通過提前人工干預的方式提高網格剖分的效率和成功率。但對于一些極為復雜的模型，即使是人工干預也很困難，并且前處理效率難以保證。
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■ 電小且模型復雜無規律問題
■ 復雜平面疊層結構問題
■ 超大規模陣列問題
■ 電大尺寸布局類問題
手機+人頭手模型
電小且模型復雜無規律問題的難點在于剖分的成功率，由于模型往往是由第三方的CAD工具導入HFSS，經過了格式的轉換，大概率會存在模型誤差或者錯誤的問題，從而導致網格剖分失敗。最新版本HFSS新推出的Flex meshing技術，可以有效的識別模型的錯誤，并給出提示信息輔助判斷。并且Flex meshing技術可以針對性的對模型關鍵區域提供完全保真度的網格而放寬用戶定義非關鍵區域網格的要求，極大的提升網格剖分的成功率，網格剖分效率可提升5-10倍。
高速PCB板
復雜平面疊層結構問題的本質在于大邊寬比模型的網格剖分問題，此類模型（通常為PCB）的特點在于板子每一層的厚度固定，HFSS獨特的Phi meshing技術巧妙的利用了模型特征，通過先剖分上下層面網格再生成提網格的機制，網格剖分效率可提升40-60倍。
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但是，當模型幾何具有異常復雜的結構特征時（具有上千個復雜部件的手機整機，具有十多層的高頻高速PCB板等），抑或是幾何模型上具有極其細微結構時（攝像頭模組上的同心紋理等），這種剖分機制的效率便難以保證。
當然，細心的你也許已經注意到在前面的求解流程中有手動網格(mesh seeding)的選項，可以通過提前人工干預的方式提高網格剖分的效率和成功率。但對于一些極為復雜的模型，即使是人工干預也很困難，并且前處理效率難以保證。
逐個擊破，進擊的HFSS網格技術
“簡單的模型千篇一律，復雜的模型各有特點。”如果仔細觀察網格剖分遇到的問題，我們大致可以分為以下四類情況：
電小且模型復雜無規律問題
復雜平面疊層結構問題
超大規模陣列問題
電大尺寸布局類問題
手機+人頭手模型
電小且模型復雜無規律問題的難點在于剖分的成功率，由于模型往往是由第三方的CAD工具導入HFSS，經過了格式的轉換，大概率會存在模型誤差或者錯誤的問題，從而導致網格剖分失敗。最新版本HFSS新推出的Flex meshing技術，可以有效的識別模型的錯誤，并給出提示信息輔助判斷。并且Flex meshing技術可以針對性的對模型關鍵區域提供完全保真度的網格而放寬用戶定義非關鍵區域網格的要求，極大的提升網格剖分的成功率，網格剖分效率可提升5-10倍。
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HFSS網格剖分提速100倍，了解一下？
現任Ansys高級應用工程師，負責高頻產品線的方案開發、咨詢與技術支持等工作。
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6/17 全方位高頻連接器多物理仿真設計
01
主題/時間
全方位高頻連接器多物理仿真設計
6月17日14：00
02
講師介紹
吳彥甫 Tony.Wu
具有光通訊6年經驗, 研究生方向是制作天線, 具有多年高頻仿真經驗, 專長于PCB高頻仿真與優化, 曾在青島海信寬帶多媒體和美商祥茂光電擔任工程師, 參與過100G/200G/400G項目, 熟知光通訊產業
【深圳】電磁仿真資深工程師招聘
電磁仿真資深工程師
base地：深圳
核心要求：
1、學歷：全日制本科及以上學歷；
2、工作經驗：5年以上電磁仿真方面的設計研發，高頻信號仿真及PCB仿真經驗優先；
3、熟悉相關Cadence、HFSS等仿真軟件。
有意愿請聯系招聘經理覃女士（微信號：xiyu4667）
9/23 5G通信與物聯網仿真技術應用
01
主題/時間
5G通信與物聯網仿真技術應用
9月23日14：00
02
講師介紹
Tony吳彥甫
具有光通訊6年經驗, 研究生方向是制作天線, 具有多年高頻仿真經驗, 專長于PCB高頻仿真與優化, 曾在青島海信寬帶多媒體和美商祥茂光電擔任工程師, 參與過100G/200G/400G項目, 熟知光通訊產業。
