射频PCB的接地设计

一、接地分类

理想的接地平面是一个零电位的物理体，任何干扰信号通过它都不会产生电压降。然而在实际应用中，两接地点之间有时会产生几微伏甚至更大的电位差。因此，设计师需要考虑并分析地电位分布，找出接地平面上的低电平点，作为敏感电路或设备的接地点。常见的接地方式有以下几种：

• 浮地：浮地旨在将电路（或设备）与公共地，以及可能引发环流的公共导线隔离开。为消除静电积累的影响，需在设备与大地之间接入一个阻值很大的泄放电阻。
• 单点接地：当电路在低频工作时（即地线长度小于工作频率对应波长的 1/20 时），一般采用单点接地方式。
• 多点接地：当地线长度大于 0.15 倍波长时，适合采用多点接地。
• 混合接地：对于工作频率范围很宽的电路，考虑采用混合接地方式，综合多种接地方式的优势。
• 射频电路接地：射频电路接地要求接地线尽量短，或者采用大面积接地。
  

二、大面积接地 为降低地平面阻抗，实现良好的接地效果，应遵循以下规则：

• 射频 PCB 接地要求：射频 PCB 需大面积接地。
• 微带印制电路接地要求：在微带印制电路中，底面作为接地面，必须保证地平面完整。
• 降低地线阻抗措施：由于趋肤效应，可通过给地平面镀金或镀银来提高导电性，降低地线阻抗。
• 接地连接要求：使用紧固螺钉，使射频 PCB 与屏蔽腔腔体紧密连接。
  

三、分组就近接地

根据电路的结构分布和电流大小，将整个电路划分为 N 组，各组电路就近接地形成回路。同时，调整各组内滤波电容方向，尽量缩小地回路。接地线应短而直，避免交叉重叠，以减少公共地阻抗产生的干扰。

四、射频器件接地

• 在对表面贴射频器件和滤波电容进行接地时，为减小器件接地电感，需做到以下几点：
• 焊盘接地要求：每个焊盘至少要有两根花盘脚接铺地铜皮；若工艺允许，可采用全接触方式接地。
• 过孔接地要求：在器件管脚旁，至少使用两个金属化过孔就近接地。
• 优化过孔措施：增大过孔孔径，并可并联若干过孔。
• 特殊元件接地要求：对于底部是接地金属壳的元件，要在元件的投影区内加一些接地孔，且表面层的投影区内不能有绿油。
  

五、接地时应注意的问题

• 缩短距离：在工艺允许的前提下，尽量缩短焊盘边缘与过孔焊盘边缘的距离。
• 大焊盘接地要求：接地的大焊盘必须直接覆盖在至少 6 个接地过孔上。
• 控制接地线长度：当接地线需要走一定距离时，其长度不能超过 λ/20，以防止因天线效应导致信号辐射。
• 铜皮处理：除特殊用途外，不得有孤立铜皮，铜皮上必须加地线过孔。
• 避免开路线头：禁止地线铜皮上出现终端开路的线头，若有，在开路终端上加一个接地过孔。
• 射频电缆屏蔽层接地：输入和输出端射频电缆屏蔽层在 PCB 上的焊接点，应位于走线末端周围的地线铜皮上，且焊接点要有不少于 6 个过孔接地，以保证射频信号接地的连续性。
• 微带印制电路接地：微带印制电路的终端单一接地孔直径必须大于微带线宽，也可采用终端大量成排密布小孔的方式接地。
  

六、接地平面的分布

• 射频双面 PCB：顶层为信号层，底面为地平面。若没有非接地的过孔，整个底面可不涂绿油，并将整个板紧贴在屏蔽腔的底面上，进一步减小地阻抗。
• 射频四层 PCB：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。特殊情况下第三层会走一些射频信号线，但过孔会对信号产生影响，且据测试，带状线的平坦度较差。每层都需大面积敷地。
• 多层射频 PCB：随着设备的复杂化和小型化，出现了六层、八层等更多层的射频 PCB，甚至可能采用 HDI（高密度互联）工艺制作射频 PCB。