我的射频 PCB 顶层未使用的区域是否应该有接地倾倒?

电器工程 电路板 射频 蓝牙 地面 接地
2022-01-29 10:15:37

我意识到有一些与这个主题相关的问题,但我没有看到任何真正特定于 RF 的问题。

我正在研究一个 2 层蓝牙模块,我在顶层有一些未使用的空间,我无法决定它们是否应该通过缝合通孔与底层(主要是实心接地层)进行接地浇注. 我一直在做大量的阅读/研究,似乎对顶层地面倾倒存在相互矛盾的想法。所以,我正在联系你们,希望有这方面经验的人(RF 板设计是加分项)可以为我解释这个话题。

谢谢!

对于其他正在研究此问题或只是对此感兴趣的人,这里有一些我发现很有帮助的好资源:

  1. http://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/5100#10
  2. http://www.eeweb.com/blog/circuit_projects/basic-concepts-of-designing-an-rf-pcb-board
  3. http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1279446
  4. http://www.atmel.com/images/atmel-42131-rf-layout-with-microstrip_application-note_at02865.pdf
  5. http://www.icd.com.au/articles/Copper_Ground_Pours_AN2010_4.pdf
  6. http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?literatureNumber=swra367a&fileType=pdf

上面的大多数来源都提到了地面倾倒和整体射频设计。

1个回答

射频工程是“纯黑魔法”。支持者会坚持认为事实并非如此,但除非你拥有物理学博士学位,否则它可能看起来确实如此。电阻、电容和电感的概念在直流和低频(高达几兆赫兹)下有意义,但在高频设计和实现方面却完全不正确。走线的行为更像电阻器或阻抗元件,焊盘和间隙看起来像电容器,角像反射器等。完整的复杂性甚至超出了关于该主题的一本短书。

简短的回答是,“RF”和“2-sided PCB”很少一起听说。大多数射频(发射)设备使用 4 层或更多层 PCB,外层通常是接地层。有人会说这更要谨慎,但对于不熟悉射频设计的人来说,这可能意味着设计与否之间的区别。

对于像蓝牙这样的收发器设备,在发射时靠近天线的位置,产生的电磁场会耦合到附近的迹线(特别是当它们的长度接近波长的四分之一时)并感应电压和电流,从而导致不稳定的行为。这就是使用接地层的原因;吸收这些波。靠近天线的电磁波最强,不能随意放置;尺寸甚至形状对于正确操作都至关重要。再远一点,问题就变得不那么重要了,因为 EM 场以距离的平方反比消散。TI 应用笔记涉及高频的其他一些细节。

我想说最实用的解决方案是为正在使用的特定 BT 设备找到参考 PCB 布局并从那里开始。希望制造商已经提供了一个。为了比较起见,这里有一张这样的设计的小图。它的数据表没有提到太多关于 PCB 的内容,可能是因为设计师花了很多时间在上面工作。PCB 看起来好像是双面的,但目前尚不清楚。可以在这里看到更大的照片。在顶部可以看到痕迹,您可能会想“啊哈!我知道可以做 2 面......”但是一些微小但非常重要的事情是显而易见的:

  • 天线下方有一条过孔。它们的间距很近,可以将所有最强的 EM 场对地短路。

  • 无法判断天线左侧是否在丝印徽标下短路接地。如果是这样,它可能是PIFA天线。

  • 背面肯定至少有一个部分接地层,因为中央 PCB 的大部分是黑暗的。正如 Olin 在上面 Paul 的链接中所解释的那样,这里和那里的一些小焊盘和走线可能并不重要,但是一英寸长的走线或一组不接地的任何地方都在自找麻烦。

  • 在一些正面走线中看到的微通孔可能连接到接地层。这些不是随意放置的,而是尽可能多地填充顶部表面,以尽可能地降低 EMI。(这是一种尝试在不使用更多层的情况下生产强大的设备的尝试。)可能是有足够的顶部接地区域,覆盖了足够多的表面,从而防止了那里的大量耦合。(有没有想过为什么微波炉的门上有洞,但没有微波通过?那是因为洞比频率(波长)小得多,所以微波无法穿透它。)

  • 天线下方的背面可能存在似乎“什么都不做”或无处连接的痕迹。比如正方形或长方形。这就是真正有趣的射频业务发挥作用的地方。请记住,在高频下,焊盘可以表现为电容器。因此,这些走线可能旨在在该位置引入一些电容或物理耦合,甚至通过 PCB。即使不存在物理连接,也可以这样做以将谐振元件(天线)的一部分“连接”到另一部分。