音調(diào),、信號(hào)、時(shí)鐘及其在電路板上任何地方生成的所有諧波都可能作為寄生信號(hào)混入輸出信號(hào),，甚至可能會(huì)進(jìn)入混頻器和轉(zhuǎn)換器進(jìn)而被轉(zhuǎn)換,、反映并混淆為寄生信號(hào)。傳輸掩模（Transmit mask）要求表明即便最微小的寄生信號(hào)也會(huì)阻礙產(chǎn)品的發(fā)布,。
寬帶器件支持軟件定義無線電（SDR）的這一當(dāng)前趨勢(shì)將進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)降低寄生信號(hào)的重要性,。由于可部署統(tǒng)一信號(hào)平臺(tái)設(shè)計(jì)來滿足多種頻帶需求，因此插入式RF模塊可替代其中較多信號(hào)可能會(huì)相互干擾的較大電路板,。包括大多數(shù)RF廠商評(píng)估板在內(nèi)的小型插入式RF模塊可以實(shí)現(xiàn)完全隔離,，并具備優(yōu)異的寄生信號(hào)性能，但需要使用特殊設(shè)計(jì)方法,。種種通孔,、頂層布線、專用接地層等布局技術(shù)雖然能夠充分滿足小型RF電路板的需求,，但可擴(kuò)展性較差,。
RF布局要想降低寄生信號(hào)，就需要RF工程師發(fā)揮創(chuàng)造性,，因?yàn)椴季止ぞ哚槍?duì)大規(guī)模布局進(jìn)行了優(yōu)化,，但不一定適合電磁分析。布局和電路板評(píng)測(cè)過程中通常采用基本規(guī)則,，但真正的測(cè)試是在電路板原型設(shè)計(jì)已經(jīng)完成并在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行評(píng)估的時(shí)候,。電源電平與線性等基本電路板功能檢測(cè)完成之后，評(píng)估寄生信號(hào)性能將成為重點(diǎn),。在這一末期工作階段,，寄生信號(hào)需要RF工程師發(fā)揮創(chuàng)造性，確定寄生信號(hào)的根源并找到解決辦法,。但是,，這種調(diào)試時(shí)間幾乎不可能預(yù)測(cè)和安排，而且解決問題往往還需要使電路板運(yùn)行起來,，這將會(huì)造成項(xiàng)目延誤,，增加成本。
大多數(shù)RF工程師依據(jù)一些簡(jiǎn)單原理得出的基本規(guī)則可用于布局評(píng)測(cè)工作,。記住以下這八條規(guī)則,，不但有助于加速產(chǎn)品上市進(jìn)程,，而且還可提高工作日程的可預(yù)見性。
規(guī)則1:接地通孔應(yīng)位于接地參考層開關(guān)處
流經(jīng)所布線路的所有電流都有相等的回流,。耦合策略固然很多,，不過回流通常流經(jīng)相鄰的接地層或與信號(hào)線路并行布置的接地。在參考層繼續(xù)時(shí),，所有耦合都僅限于傳輸線路,，一切都非常正常。不過,，如果信號(hào)線路從頂層切換至內(nèi)部或底層時(shí),，回流也必須獲得路徑。
圖1就是一個(gè)實(shí)例,。頂層信號(hào)線路電流下面緊挨著就是回流。當(dāng)它轉(zhuǎn)移到底層時(shí),，回流就通過附近的通孔,。不過，如果附近沒有用于回流的通孔時(shí),，回流就要通過最近可用的接地通孔,。更遠(yuǎn)的距離會(huì)產(chǎn)生電流環(huán)路，形成電感器,。如果這種不必要的電流路徑偏移,，碰巧又同另一條線路交叉，那么干擾就會(huì)更嚴(yán)重,。這種電流環(huán)路其實(shí)相當(dāng)于形成了一個(gè)天線,！
圖1:信號(hào)電流從器件引腳經(jīng)過通孔流到較低層?；亓髟诒黄攘飨蜃罱赘淖冎敛煌瑓⒖紝又拔挥谛盘?hào)之下
接地參考是最佳策略,，但高速線路有時(shí)候可布置在內(nèi)部層上。接地參考層上下都放置非常困難,，半導(dǎo)體廠商可能會(huì)受到引腳限制,，把電源線安放在高速線路旁邊。參考電流要是需要在非DC耦合的各層或各網(wǎng)之間切換,，應(yīng)緊挨著開關(guān)點(diǎn)安放去耦電容,。
規(guī)則2:將器件焊盤與頂層接地連接起來
許多器件在器件封裝底部都采用散熱接地焊盤。在RF器件上,，這些通常都是電氣接地,，而相鄰焊盤點(diǎn)有接地通孔陣列?？蓪⑵骷副P直接連接至接地引腳,，并通過頂層接地連接至任何灌銅。如有多個(gè)路徑，回流會(huì)按路徑阻抗比例拆分,。通過焊盤進(jìn)行接地連接相對(duì)于引腳接地而言,，路徑更短、阻抗更低,。
電路板與器件焊盤之間良好的電氣連接至關(guān)重要,。裝配時(shí)，電路板通孔陣列中的未填充通孔也可能會(huì)抽走器件的焊膏,，留下空隙,。填滿通孔是保證焊接到位的好辦法。在評(píng)測(cè)中,，還要打開焊接掩模層確認(rèn)沒有焊接掩模在器件下方的電路板接地上,，因?yàn)楹附友谀？赡軙?huì)抬高器件或使其搖擺,。
規(guī)則3:無參考層間隙
器件周邊到處都是通孔,。電源網(wǎng)分解成本地去耦，然后降至電源層,，通常提供多個(gè)通孔以最大限度減少電感,，提高載流容量，同時(shí)控制總線可降至內(nèi)層,。所有這些分解最終都會(huì)在器件附近完全被鉗住,。
每個(gè)這些通孔都會(huì)在內(nèi)接地層上產(chǎn)生大于通孔直徑自身的禁入?yún)^(qū)，提供制造空隙,。這些禁入?yún)^(qū)很容易在回流路徑上造成中斷,。一些通孔彼此靠近則會(huì)形成接地層溝，頂層CAD視圖看不見,，這將導(dǎo)致情況進(jìn)一步復(fù)雜化,。圖2兩個(gè)電源層通孔的接地層空隙可產(chǎn)生重疊的禁入?yún)^(qū)，并在返回路徑上造成中斷,?；亓髦荒苻D(zhuǎn)道繞過接地層禁入?yún)^(qū)，形成現(xiàn)在常見的發(fā)射感應(yīng)路徑問題,。
圖2:通孔周圍接地層的禁入?yún)^(qū)可能重疊,，迫使回流遠(yuǎn)離信號(hào)路徑。即便沒有重疊,，禁入?yún)^(qū)也會(huì)在接地層形成鼠咬阻抗中斷
甚至“友好型”接地通孔也會(huì)為相關(guān)金屬焊盤帶來電路板制造工藝要求的最小尺寸規(guī)格,。通孔如果非常靠近信號(hào)線路,，就會(huì)產(chǎn)生好像頂層接地空隙被老鼠咬掉一塊一樣的侵蝕,。圖2是鼠咬示意圖,。
由于禁入?yún)^(qū)由CAD軟件自動(dòng)生成，通孔在系統(tǒng)電路板上的使用又很頻繁,，因此先期布局過程幾乎總會(huì)出現(xiàn)一些返回路徑中斷問題,。布局評(píng)測(cè)時(shí)要跟蹤每條高速線路，檢查相關(guān)回流層以避免中斷,。讓所有可在任何區(qū)域產(chǎn)生接地層干擾的通孔更靠近頂層接地空隙是一個(gè)不錯(cuò)的方法,。
規(guī)則4:保持差分線路的差分性
回流路徑對(duì)信號(hào)線路性能至關(guān)重要，其應(yīng)視為信號(hào)路徑的一部分,。與此同時(shí),，差分對(duì)通常沒有緊密耦合，回流可能流經(jīng)相鄰層,。兩個(gè)回流必須通過相等的電氣路徑布線,。
即便在差分對(duì)的兩條線路不緊密耦合時(shí)，鄰近與共享型設(shè)計(jì)限制也會(huì)讓回流處于相同層,。要真正保持低寄生信號(hào),，需要更好的匹配。差分組件下接地層的斷流器等任何計(jì)劃結(jié)構(gòu)都應(yīng)是對(duì)稱的,。同樣，長(zhǎng)度是否匹配可能也會(huì)產(chǎn)生信號(hào)線路中的波形曲線問題,?；亓鞑粫?huì)引起波形曲線問題。一條差分線路的長(zhǎng)度匹配情況應(yīng)在其它差分線路中體現(xiàn),。
規(guī)則5:RF信號(hào)線路附近沒有時(shí)鐘或控制線路
時(shí)鐘和控制線路有時(shí)可視為沒什么影響的鄰居,，因?yàn)槠涔ぷ魉俣鹊停踔两咏麯C.不過,，其開關(guān)特性幾乎接近方波,，可在奇數(shù)諧波頻率下生成獨(dú)特的音調(diào)。方波發(fā)射能源的基本頻率雖然不會(huì)產(chǎn)生什么影響,，但其銳利的邊緣可能會(huì)有影響,。在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)折頻率可估算必須要考慮的最高頻率諧波,，計(jì)算方式為：Fknee=0.5/Tr,這里的Tr是上升時(shí)間,。請(qǐng)注意，是上升時(shí)間,，而不是信號(hào)頻率,。不過銳利邊緣的方波也有強(qiáng)大的高階奇數(shù)諧波，其可能只在錯(cuò)誤頻率下下降并耦合在RF線路上,，違反嚴(yán)格的傳輸掩模要求,。
時(shí)鐘和控制線路應(yīng)由內(nèi)部接地層或頂層接地灌流（ground pour）與RF信號(hào)線路隔離,。如果不能使用接地隔離信號(hào)，那么線路布線應(yīng)確保直角交叉,。因?yàn)闀r(shí)鐘或控制線路發(fā)射的磁通線路會(huì)圍繞干擾源線路的電流形成放射柱形等高線,，它們將不會(huì)在接收器線路中產(chǎn)生電流。放慢上升時(shí)間不但可降低轉(zhuǎn)折頻率,，而且還有助于減少干擾源的干擾,，但時(shí)鐘或控制線路也可充當(dāng)接收器線路。接收器線路仍可作為將寄生信號(hào)導(dǎo)入器件的導(dǎo)管,。
規(guī)則6:使用接地隔離高速線路
微波傳輸帶與帶線大多數(shù)都與相鄰接地層耦合,。一些通量線路仍沿水平方向散發(fā)，并端接于相鄰跡線,。一條高速線路或差分對(duì)上的音調(diào)在下一條跡線上終結(jié),，但信號(hào)層上的接地灌流會(huì)為通量線路帶來較低阻抗的終點(diǎn)，讓鄰近跡線不受音調(diào)干擾,。
時(shí)鐘分布或合成器設(shè)備路由出來,、用于承載相同頻率的跡線集群可能相鄰而行，因?yàn)楦蓴_源音調(diào)已經(jīng)存在于接收器線路上,。不過,，分組的線路最終會(huì)分散。分散時(shí),，應(yīng)在分散線路之間提供接地灌流,，并在其開始分散的地方灌入通孔，以便感應(yīng)回流沿著額定回流路徑流回,。在圖3中,，接地島末端的通孔可使感應(yīng)電流流到參考層上。接地灌流上其它通孔之間的間隔不要超過一個(gè)波長(zhǎng)的十分之一,，以確保接地不會(huì)成為共振結(jié)構(gòu),。
圖3:差分線路分散處的頂層接地通孔為回流提供流動(dòng)路徑
規(guī)則7:不要在噪聲較大的電源層進(jìn)行RF線路布線
音調(diào)進(jìn)入電源層就會(huì)擴(kuò)散到每個(gè)地方。如果雜散音調(diào)進(jìn)入電源,、緩沖器,、混頻器、衰減器和振蕩器,，就會(huì)對(duì)干擾頻率進(jìn)行調(diào)制,。同樣，當(dāng)電源到達(dá)電路板時(shí),，它還沒有徹底被清空而實(shí)現(xiàn)對(duì)RF電路系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng),。應(yīng)最大限度減少RF線路在電源層的暴露，特別是未過濾的電源層,。
鄰近接地的大型電源層可創(chuàng)建高質(zhì)量嵌入式電容,，使寄生信號(hào)衰減,，并用于數(shù)字通信系統(tǒng)與某些RF系統(tǒng)。另一種方法是使用最小化電源層,，有時(shí)更像是肥大跡線而不能說是層,，這樣RF線路更容易徹底避開電源層。這兩種方法都可行,，不過決不能將二者的最差特性湊在一起,，也就是既使用小型電源層，又在頂部走線RF線路,。
規(guī)則8:讓去耦靠近器件
去耦不僅有助于避免雜散噪聲進(jìn)入器件,，還可幫助消除器件內(nèi)部生成的音調(diào)，避免其耦合到電源層上,。去耦電容越靠近工作電路系統(tǒng),，效率就越高。本地去耦受電路板跡線的寄生阻抗干擾較小,，較短的跡線支持較小的天線,，減少有害音調(diào)發(fā)射。電容器安放要結(jié)合最高自共振頻率,，通常最小值,、最小外殼尺寸、最靠近器件,，以及越大的電容器,，離器件越遠(yuǎn)。在RF頻率下,，電路板背面的電容器會(huì)產(chǎn)生通孔串連接地路徑的寄生電感,，損失大量噪聲衰減優(yōu)勢(shì),。
總結(jié)
通過電路板布局評(píng)測(cè),，我們可發(fā)現(xiàn)可能發(fā)射或接收雜散RF音調(diào)的結(jié)構(gòu)。要跟蹤每一條線路,，有意識(shí)地明確其回流路徑,，確保它能夠與線路并行，特別是要徹底檢查過渡,。此外,，還要將潛在干擾源與接收器隔離。按照一些簡(jiǎn)單直觀的規(guī)則降低寄生信號(hào),，可加速產(chǎn)品發(fā)布,，降低調(diào)試成本。