高频PCB设计及其材料选择指南！

Drony

随着微波技术和射频（RF）应用领域的迅速发展，许多现代电子设备开始在1GHz以上的频率乃至毫米波范围内（如77GHz）运作。例如，车载雷达系统就是使用了这种高频段的技术。

高频PCB，通常指的是那些工作在1GHz及以上频率范围内的印刷电路板。随着信号频率的增加，对PCB板材性能的要求也愈发严格，不仅需要具备优异的电气特性，还需要保持化学稳定性和低损耗特性。

1、高频PCB设计指导

RF传输线：微带线与共面波导

RF传输线是用来在源和负载之间高效传递RF能量的路径。常见的两种传输线类型是微带线和共面波导（CPW），它们都利用了部分电磁场存在于空气中的原理，以减少损耗。

微带线：微带线结构简单，易于加工，它通常位于PCB的顶层，射频信号线与地平面相邻。微带线的特性阻抗受基板高度、介电常数、走线宽度以及铜厚等因素的影响。

共面波导：CPW与微带线类似，但其两侧设有地平面，可以提供更好的隔离效果和更低的电磁干扰（EMI）。CPW的特性阻抗则取决于基板高度、介电常数、走线宽度、走线与地之间的间隙及铜厚。

2、RF布线注意事项

为了优化RF性能，应注意以下几点：                              

- 保持射频走线的特性阻抗一致，通常为50欧姆；

- 确保射频走线宽度和与地平面间的距离恒定；

- 减少射频走线长度以降低信号衰减；

- 避免锐角转弯，采用圆滑曲线；

- 尽量减少分叉和与其他信号线的平行布设；

- 不在射频走线上设置测试点，以免影响阻抗匹配。

PCB叠层结构

四层PCB：提供完整的电源和地平面，适合信号线布设。

双层PCB：适用于成本敏感项目，但需注意射频电路下方应有连续的地平面。

3、高频PCB板材的选择

在高频应用中，PCB板材的性能至关重要。常用的板材参数包括：

介电常数（Dk）：影响信号传输速度，较低的Dk有助于减少延迟。

介质损耗因子（Df）：衡量材料损耗程度，较低的Df意味着更佳的信号质量。

传统的FR-4板材因其较高的Dk和Df而不适用于高频设计。相比之下，PTFE、EP、BT、CE、PPE和PI等材料因其低Dk和Df而成为高频PCB的理想选择。

选择板材时，还应考虑材料的热膨胀系数（CTE）和玻璃化转变温度（Tg），以确保板材在高温下的尺寸稳定性和耐热性。

高频PCB的设计和选材需要综合考虑信号完整性、成本效益以及材料特性等因素，以确保最终产品的性能和可靠性。

文章转自射频攻城狮公众号

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