Cadence 8月份第六期射频项目PCB实战设计培训总结

梦的世界 · 发表于 2015-8-25 00:23

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深圳，一座充满活力、充满梦想的城市。许多人为了自己的梦想来到这里工作，虽然很辛苦，但还是坚持。而我，就是其中一员。前不久，我接受了Cadence高速PCB专业设计培训，对于一个新手来说，这只是开始，后面的路还很长呢。我知道越想接近成功越困难，但我已做好了一切未知的准备。因为还有更多优秀的人在不断的努力，我没有不努力的理由。虽然在专业培训期间设计过关于射频项目的产品，但我认为对射频还不够深入的了解，如果要想设计出更好的射频产品，那么只有不断的努力学习，向优秀的人学习，不断总结，这样才有进步。很有幸我参加了这次Cadence第六期射频项目PCB实战设计培训，现将培训总结整理如下：

一、射频基础知识介绍

①　射频产品基本原理框图

v

信号源—— 基带电路——射频电路——天线

信号接收——基带电路——射频电路——

v 射频是电磁波按应用划分的定义，专指具有一定波长可用于无线电通信的电磁波；微波是电磁波按频谱划分的定义,是指波长从1m至0.1mm范围内，频率为300MHz~300GHz的电磁波,。

v 阻抗——导线和回路之间的阻抗以及一对电源回路之间的阻抗，是导线及其回路或电源回路之间电感和电容的函数，阻抗Zo等于L/C的平方根。

v 趋肤效应——又叫集肤效应，当高频电流通过导体时，电流将集中在导体表面流通，这种现象叫趋肤效应。在高频下，电流仅在导体表面的一个薄层内传输。

v 射频PCB基板的两个重要参数：耗散因数Df（介质损耗角）和介电常数Dk, 此两个参数越小越好。

v 微带线——种传输线类型。由平行而不相交的带状导体和接地平面构成。微带线是由介质基片，接地平板和导体条带三部分组成。在微带线中，电磁能量主要是集中在介质基片中传播的。

v 在多层电路板设计中，常见的传输线是微带线和带状线，微带线是只有一个参考平面的走线（表层走线），带状线是上下两个参考平面的走线（内层走线）。

v 无线电波传播方式：是以电磁场的方式沿着信号线传输，电场是垂直方向传播，；磁场是根据右手螺旋定则沿着信号以水平方向传播。

v 屏蔽罩——无线设备中普遍采用的屏蔽措施，工作原理是当在电磁发射源和需要保护的电路之间插入一高导电性金属时，该金属会反射和吸收部分辐射电场。反射与吸收的量取决于多种不同的因素，这些因素包括辐射的频率，波长，金属本身的导电率和渗透性，以及该金属与发射源的距离（利用阻抗的不连续性使信号产生反射，从而达到屏蔽的目的，屏蔽罩越厚越好）。而空气的阻抗为377欧姆。

二、射频板材的选用

v 射频电路PCB上的印制线除了一般的原则——考虑电流大小外，还必须在PCB制作时考虑印制线的特性阻抗，严格进行阻抗匹配和控制。印制线的特性阻抗与PCB的材料特性及物理参数相关，所以PCB设计人员必须清楚PCB板材的性能。

v 射频电路板一般都具有高频高性能的特点，通常选择介电常数精度高、特性稳定性且损耗小的基材。5G以下可以用普通板材即可，5G以上选用RF板材RO4350B或N4000-13

三、射频板布局设计要求

v 布局确定：确定单板功能、主要的射频器件类型、层叠阻抗、结构尺寸、屏蔽腔（罩）的尺寸位置、特殊器件加工说明（如需挖空，散热的器件尺寸位置）等。

v 物理分区：根据主要信号信号流向规律安排主要元器件，首先确定RF端口处的元件，即可能的减小RF信号路径的长度。还需考虑各部份的干扰问题，如有必要需增加屏蔽罩，需屏蔽在RF区域内。

v 电气分区：将射频、电源、数字信号进行空间分区，互不干涉，便走线不跨区域。

①　射频板的布局基本要求

v RF链路需采用“一”型或“L”型布局，链路越短越好，尽量不要采用”Z”型、“U”型，交叉布局，都走在同一层。

v π型衰减器布局时焊盘放置可以放在微带线上，并且不能拐弯。

v 如果布局紧张，两个接地电阻要求放在尽量短的高阻走线上。

v 偏置电路供电部分与射频线垂直放置。

四、射频板布线基本原则

v 射频印制电路板布线的基本顺序：射频线路→基带射频接口线（IQ线）→时钟线→电源部分→数字基带部分→地；

v 大电流大功率射频线尽可能走在表层上，在保证阻抗的前提下加宽射频走线，并确保射频走线下层的地是实心的大面积地；

v 考虑到绿油会对微带线性能、信号等方面有影响，故建议频率较高单板微带线可以不涂覆绿油，中低频率的单板微带线建议涂覆绿油；

v 在中间层的印制线条形成平面波导，在表面形成微带线，两者传输特性不同。不同层所含的杂散电流和高频辐射电流不同，布线时不能同等看待；

v 射频走线通常不容许打过孔，但是如果必须要将RF走线换层时，应该将过孔尺寸减到最小，这样不仅可以减少路径电感，并可减少RF能量泄漏到叠层板内其他区域的会；

v 射频控制线要求走线尽可能短，依据传输控制信号器件的输入输出阻抗来调整布线度，减少噪声引入。走线远离射频信号、非金属化孔和“地” 边缘。走线周围不要打地过孔，防止信号通过过孔耦合到射频地；

v 数字、模拟信号线不跨区域布线，如果信号走线必须要穿过射频线，优选分层布线，在它们之间沿着射频走线布一层与主地相连的地平面；次选射频线与信号线十字交叉，频率较低的数字信号可以从大封装电容焊盘之间垂直通过，同时尽可能在每根射频走线周围多布一些地，并连到主地；

v 在PCB板的每一层，应布上尽可能多的地，并把它们连到主地面。尽可能把走线靠在一起以增加内部信号层和电源分配层的地块数量。

①　射频板布线基本要求

v 在射频电路的特性阻抗设计中，最常使用的微带线结构有4种：表面微带线、嵌入式微带线、带状线、双带线，由于射频板多是双层板，所以表面微带线模型结构用途最广泛。对于射频多层板有些射频线走内层，为带状线形式，阻抗都为50Ω。PCB信号走线的阻抗与板材的介电常数、PCB叠层结构、线宽等有关。

v 转角——射频信号走线如果走直角，拐角处的有效线宽会增大，阻抗不连续而引起反射。故要对转角进行处理，主要为切角和圆角两种方法：切角适用于比较小的弯角；圆弧角的半径应足够大，一般来说，要保证：R>3W。

v 渐变线：防止线宽突变造成反射。

v 因为阻抗的不连续性会导致信号反射，所以微带线的线宽尽量与元件焊盘的宽度靠近。5G以上的信号需将微带线开窗，但是元件焊盘处需保留4 mils宽的绿油，防止过回流焊时锡跑到微带线上去。芯片引脚出线以PIN脚焊盘宽度拉出来，与微带线连接时使用渐变线。

五、屏蔽罩的设计

v 露铜宽度不小于0.8mm；

v 器件焊盘应离屏蔽罩边1-2mm，信号离屏蔽罩至少0.5mm；

v 添加固定安装孔，空直径为1-3mm；

v 屏蔽罩下方穿线时，去掉露铜，5G信号加铺丝印油墨；

v 屏蔽罩上每隔150mil左右放置一个地过孔，多排交错；

v 外形尽量方正，规整；

v 多个屏蔽罩外形尽量一致。

杜老师讲解过程中的操作技巧细节：

v 渐变线的设定：1、Route ——Gloss——Parameters——把所有开关关掉——只打开到fillet and tapered trace这一项，再点这个开关左边的按钮——Desired angle处更改角度为想要的效果，通常可改为30；

2、 Route ——Gloss——Add Tapered Trace,再去点击需要改变的线。

v 元件走线对齐：先测量两元件的ix或iy偏移量，再复制，点击Move并选择元件，在命令窗口粘贴ix或iy的值。

v 如何利用PDF原理图来进行PCB布局：打开PDF原理图，选中需要的元件编号，在当前目录利用记事本新建一个*.lst文件，把刚复制好的元件编号粘贴过来后点保存后退出。再打开相应的PCB文件，点击MOVE，在FIND菜单下依次选择-Find By Name-Symbol(or Pin)-list,再点击浏览选中刚中新建的那个*.lst后，再返回PCB界面空旷区域点击一下方可移动元件。此前操作可录制一个脚本，并用快捷键操作。

v 模块复用：

1. 首先布局好其中一个模块；

2. 将另一个模块的所有器件集中到一处；

3. 选择菜单Setup——Application Mode——Placement Edit;

4. 框选已布局好的器件，右击其中的某一器件，并选择“Place replicate create”；

5. 通过右键“Done”,然后再单击一下，弹出对话框，填上文件名，保存即可；

6. 选择未布局的器件，右击其中的某一个器件，并选择Place replicate apply——xx”；

7. 单击“OK”，模块悬挂在光标上，找到合适位置单击一下放置即可。

时间过得很快，三个小时的学习就到了，但这次收获很大，更进一步加深了我对射频电路的认识和了解，从而运用到实际中。

最后，感谢EDA365这个平台以及工作人员，感谢杜老师的辛勤付出和精彩讲解。相信我们明天会更好，下期培训再见！