射频PCB设计中的EMC规范

电磁兼容性EMC（Electro Magnetic Compatibility），是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。以下是PCB设计的EMC规范要求。

一、PCB层分布

1、双面板，顶层为信号层，底面为地平面。

2、四层板，顶层为信号层，第二层为地平面，第三层走电源、控制线。特殊情况下（如 射频信号线要穿过屏蔽壁），在第三层要走一些射频信号线。每层均要求大面积敷地。

二、接地

1、大面积接地为减少地平面的阻抗，达到良好的接地效果，建议遵守的几个要求：射频PCB的接地要求大面积接地；在微带印制电路中，底面为接地面，必须确保光滑平整；要将地的接触面镀金或镀银，导电良好，以降低地线最抗；使用紧固螺钉，使其与屏蔽腔体紧密结合，紧固螺钉的间距小于λ/20（依具体情况而定）。

2、分组就近接地 按照电路的结构分布和电流的大小将整个电路分为成相对独立的几组，各组电路就 近接地形成回路，要调整各组内高频滤波电容方向，缩小电源回路。注意接地线要短而直， 禁止交叉重叠，减少公共地阻抗所产生的干扰。

3、射频器件的接地 表面贴射频器件和滤波电容需要接地时，为减少器件接地电感，要求：至少要有 2 根线接铺地铜箔；用至少 2 个金属化过孔在器件管脚旁就近接地；增大过孔孔径和并联若干过孔；有些元件的底部是接地的金属壳，要在元件的投影区内加一些接地孔，表面层 不得布线。

4、微带电路的接地 微带印制电路的终端单一接地孔直径必须大于微带线宽，或采用终端大量成排密布小孔 的方式接地。

5、接地工艺性要求：在工艺允许的前提下，可缩短焊盘与过孔之间的距离； 在工艺允许的前提下，接地的大焊盘可直接盖在至少 6 个接地过孔上（具体数量因 焊盘大小而异）；接地线需要走一定的距离时，应缩短走线长度，禁止超过λ/20，以防止天线效应 导致信号辐射；除特殊用途外，不得有孤立铜箔，铜箔上一定要加地线过孔；禁止地线铜箔上伸出终端开路的线头。

三、屏蔽

1、射频信号可以在空气介质中辐射。空间距离越大，工作频率越低，输入输出端的寄 生耦合就越小，隔离度则越大。PCB 典型的空间隔离度约为 50dB。

2、敏感电路和强烈辐射源电路要加屏蔽，但如果设计加工有难度时（如空间或成本限 制等），可不加，但要做试验最终决定。这些电路需要有：接收电路前端是敏感电路，信号很小，要采用屏蔽；对射频单元和中频单元须加屏蔽；接收通道中频信号会对射频信号产生较大干扰， 反之，发射通道的射频信号对中频信号也会造成辐射干扰。

还有振荡电路的强烈辐射源，对本振源要单独屏蔽，由于本振电平较高，对其他单元形 成较大的辐射干扰；功放及天馈电路的强烈辐射源，信号很强，要屏蔽；数字信号处理电路的强烈辐射源，高速数字信号的陡峭的上下沿会对模拟的射频信 号产生干扰；级联放大电路的总增益可能会超过输出到输入端的空间隔离度，这样就满足了振荡 条件之一，电路可能自激。

如果腔体内的电路同频增益超过 30－50dB，必须在 PCB 板 上焊接或安装金属屏蔽板，增加隔离度。实际设计时要综合考虑频率、功率、增益情况 决定是否加屏蔽板。

以及收发单元混排时应屏蔽；数模混排时，对时钟线要包地铜皮隔离或屏蔽；级联的滤波、开关、衰减电路：在同一个屏蔽腔内，级联滤波电路的带外衰减、级 联开关电路的隔离度、级联衰减电路的衰减量必须小于 30－50dB。如果超过这个值， 必须在 PCB 板上焊接或安装金属屏蔽板，增加隔离度。实际设计时要综合考虑频率、功 率、增益情况决定是否加屏蔽板。

四、屏蔽材料和方法

1、常用的屏蔽材料均为高导电性能材料，如铜板、铜箔、铝板、铝箔。钢板或金属镀 层、导电涂层等。

2、静电屏蔽主要用于防止静电场和恒定磁场的影响。应注意两个基本要点，即完善的 屏蔽体和良好的接地性。

3、电磁屏蔽主要用于防止交变磁场或交变电磁场的影响，要求屏蔽体具有良好的导电 连续性，屏蔽体必须与电路接在共同的地参考平面上，要求 PCB 中屏蔽地与被屏蔽电路地要 尽量的接近。

4、对某些敏感电路，有强烈辐射源的电路可以设计一个在 PCB 上焊接的屏蔽腔，PCB 在 设计时要加上“过孔屏蔽墙”，就是在 PCB 上与屏蔽腔壁紧贴的部位加上接地的过孔。要求：有两排以上的过孔；两排过孔相互错开；同一排的过孔间距要小于λ/20；接地的 PCB 铜箔与屏蔽腔壁压接的部位禁止有阻焊。

5、射频信号线在顶层穿过屏蔽壁时，要在屏蔽腔相应位置开一个槽门，门高大于5mm, 门宽要保证安装屏蔽壁后信号线与屏蔽体间的距离大于 1mm。

五、屏蔽罩设计

1、金属屏蔽腔的基本结构

此类屏蔽罩被广泛使用，材料一般为薄的铝合金，制造工艺一般采用冲 压折弯或压力铸造工艺，这种屏蔽罩有较多的螺钉孔，便于螺钉固定。部分需铝合金盖子和 吸波材料增强屏蔽性能。射频 PCB 需装在屏蔽腔内，要选择合适的屏蔽腔尺寸，使其最低 谐振频率远高于工作频率，最好 10 倍以上。

屏蔽腔的高度一般为第一层介质厚度 15－20 倍或以上，在屏蔽腔面积一定时，要 提高屏蔽腔的最低谐振频率，需增加长宽比，避免正方形的腔体。

2、金属屏蔽腔对 PCB 布局的工艺要求

1. 屏蔽罩与 PCB 板接触的罩体设计时应考虑 PCB bottom 面的器件高度，特别是插 件器件引脚伸出的高度。
2. 需考虑螺丝禁布区的大小，防止组装时损坏表层线路或器件。射频功放板由于结 构尺寸的限制，其单板尺寸相对较小，故一般要求螺钉安装空间（禁布区）至少在安装孔焊 盘外侧。
3. 金属屏蔽罩自身成本和装配成本很贵，并且外形不规则的金属屏蔽罩在制造时很 难保证高精度和高平整性，又使元器件布局受到一些限制；金属屏蔽罩不利于元器件更换和 故障定位。
4. 尽可能保证屏蔽罩的完整非常重要，进入金属屏蔽罩的数字信号线应该尽可能走 内层，RF 信号线可以从金属屏蔽罩底部的小缺口和地缺口处的布线层上走出去，不过缺口 处周围要尽可能地多布一些地，不同层上的地可通过多个过孔连在一起。
5. 为保证装配和返修，金属屏蔽罩周围５ｍｍ范围内不能有超过其高度的器件，Chip 小器件到屏蔽罩的距离应该２ｍｍ以上，其它器件距离要求３ｍｍ以上，并且放置朝向最好 符合方便维修方向。
6. 金属屏蔽罩内部不能有超过其高度的器件，并且器件顶部到屏蔽罩面的距离要符 合安全规范要求。
7. 需考虑 SMA 微带插座与 PCB 板接触时的高度匹配，否则焊接可靠性存在影响。设计时须考虑PCB板厚的公差（±10%），金属屏蔽腔的加工误差(±05mm)。 建议 SMA 微带插座与 PCB 板的高度间隙不超过 0.5mm，插座与焊盘不允许有明显偏差。
8. 由于功放板设计的特殊情况，容许 2 块单板之间信号穿过屏蔽罩，并用飞线连接。