繪制PCB時，需考慮的關鍵因素有哪些？

板級工程師，特別是射頻板級工程師，經常避免不了要自己畫PCB。 那么，在開始畫PCB的時候，我們都要考慮些啥呢？

1、PCB的疊層

話說，很久很久以前，對于射頻工程師而言，幾乎不用考慮疊層設計。 為什么？因為當時用的都是雙層板，頂層布線，底層為地，然后再找個盒子裝上。這樣，只要選好板材就可以了，性能肯定是能得到保證的，但是扛不住，又費空間又費錢，所以慢慢地，多層板開始流行起來了。 涉及到多層板，那就要好好分配了。 這就好像房子一樣，以前都是平房，所以大家都住一層；但是平房太占土地，所以樓房就流行了。那既然是樓房，大家就開始討論，該住哪一層了。 如果只有射頻電路的話，一般4~6層的就夠了；但是如果是射頻電路和數字硬件在一起的話，那層數主要就取決于數字硬件所需的疊層了。 對于射頻電路來講，最重要的就是射頻電路下面的參考平面，而射頻器件一般放在TOP層和BOTTOM層，所以緊鄰著TOP層和BOTTOM層的地方，最好放一個參考平面。如下圖所示。

也許有人會講，怎么一個叫Ground，一個叫Power呢？ 個人理解，所謂電源層，在DC的時候，是電源層，但是AC的時候，就可以當做信號的參考平面。就像你看微帶線的時候，其實并不關注底層的金屬的直流電位是多少。 不過，我在進行射頻布板的時候，射頻信號下面一般都是地平面，即直流電位為0，雖說直流電位不是0也沒關系，還是傾向于能避開就避開。而且，因為射頻器件，電流一般都不大，只要線寬足夠，電源很多都是拉線過去，所以完全可以避讓開來。

2、多層PCB板的構成

多層PCB主要由芯板（core），半固化片（prepreg），銅箔組成。 芯板，中間是介質，兩面是銅箔，就如雙層板。 半固化片，不包括銅箔，主要有兩個作用，一個是疊層時的膠水，用來粘上下板子用的，二，固化后也能當介質層用。 如下圖所示，雖然都是6層板，有6層銅，但是左邊是上下兩層是PP，右邊上下兩層是core。這樣的話，左邊圖只需用兩個core，而右邊則需要3個。

我們可以看看在JLC官網上給的6層的疊層結構，你會發現基本都是采用類似左邊的結構，上下采用的是半固化片，這樣可以少使用一個芯板。我到也沒有去核查過core和PP的價格，據說，這樣的成本會低點。

那么，同樣是6層，我們應該選擇哪種結構呢？ 我覺得，如果頻率比較高，比如C波段以上了，那就最好選芯板，介電常數和厚度都有保證；PP的話，有時候為了達到需要的厚度，可能會用好幾張PP疊在一起，這樣就增加了厚度和介電常數的不確定性。

3、為什么TOP層和BOTTOM層需要參考平面？

主要是因為回流。 當信號通過微帶線傳輸的時候，不能只看到TOP層的走線，還需要看到相應參考平面的回流，有去有回，才能形成一個完整的信號傳輸。也就是說，信號在微帶線上傳輸，需要一個參考平面來走回流。 為什么會在相鄰層形成回流呢？ 我們可以試著從電路和場，分別來理解一下。 首先，看一下從路的角度。 在假設我說，電報方程的解，是很多射頻公式的起源，你信么(1)，有講過，當信號的波長與傳輸線尺寸可以相比擬的時候，可以取傳輸線中無限小的一段，用電報方程來進行模擬，如下圖所示。

所以，當射頻信號沿傳輸線進行傳輸的時候，傳輸線的兩導體之間是有電壓差的，從而產生電流，一部分經過并聯器件，到參考平面；一部分繼續往后邊走。 也就是說，大量電流會在微帶線下方的參考平面上流動。 下面，再從場的角度來看一下。 信號在微帶線上進行傳輸的時候，假設金屬是理想PEC，其場分布以及PEC處的邊界條件如下圖所示。

可以看到磁場的切向和電場的法向都不為0，所以在微帶線下方的參考平面處，會存在電流和電荷。

4、對微帶線下面的參考平面有什么要求？

主要就是，微帶線下面的參考平面中，不要有縫隙，也不要有離太近的過孔。

審核編輯：黃飛

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