電路闆系統的互連包括：芯片到電路闆、PCB闆内互連以及PCB與外部器件之間的三類互連。在RF設計中，互連點處的電磁特性是工程設計面臨的主要問題之一，本文介紹上述三類互連設計的各種技巧，内容涉及器件安裝方法、布線的隔離以及減少引線電感的措施等等。

   目前有迹象表明，印刷電路闆設計的頻率越來越高。随着數據速率的不斷增長，數據傳送所要求的帶寬也促使信号頻率上限達到1GHz，甚至更高。這種高頻信号技術雖然遠遠超出毫米波技術範圍(30GHz)，但的确也涉及RF和低端微波技術。

    RF工程設計方法必須能夠處理在較高頻段處通常會産生的較強電磁場效應。這些電磁場能在相鄰信号線或PCB線上感生信号，導緻令人讨厭的串擾(幹擾及總噪聲)，并且會損害系統性能。回損主要是由阻抗失配造成，對信号産生的影響如加性噪聲和幹擾産生的影響一樣。

    高回損有兩種負面效應：1. 信号反射回信号源會增加系統噪聲，使接收機更加難以将噪聲和信号區分開來；2. 任何反射信号基本上都會使信号質量降低，因爲輸入信号的形狀出現了變化。

     盡管由于數字系統隻處理1和0信号并具有非常好的容錯性，但是高速脈沖上升時産生的諧波會導緻頻率越高信号越弱。盡管前向糾錯技術可以消除一些負面效應，但是系統的部分帶寬用于傳輸冗餘數據，從而導緻系統性能的降低。一個較好的解決方案是讓RF效應有助于而非有損于信号的完整性。建議數字系統最高頻率處 (通常是較差數據點)的回損總值爲-25dB，相當于VSWR爲1.1。

     PCB設計的目标是更小、更快和成本更低。對于RF PCB而言，高速信号有時會限制PCB設計的小型化。目前，解決串擾問題的主要方法是進行接地層管理，在布線之間進行間隔和降低引線電感(stud capacitance)。降低回損的主要方法是進行阻抗匹配。此方法包括對絕緣材料的有效管理以及對有源信号線和地線進行隔離，尤其在狀态發生跳變的信号線和地之間更要進行間隔。

     由于互連點是電路鏈上最爲薄弱的環節，在RF設計中，互連點處的電磁性質是工程設計面臨的主要問題，要考察每個互連點并解決存在的問題。電路闆系統的互連包括芯片到電路闆、PCB闆内互連以及PCB與外部裝置之間信号輸入/輸出等三類互連。

一、芯片到PCB闆間的互連

     Pentium IV以及包含大量輸入/輸出互連點的高速芯片已經面世。就芯片本身而言，其性能可靠，并且處理速率已經能夠達到1GHz。在最近GHz互連研讨會 (www.az.ww .com)上，最令人激動之處在于：處理I/O數量和頻率不斷增長問題的方法已經廣爲人知。芯片與PCB互連的最主要問題是互連密度太高會導緻PCB材料的基本結構成爲限制互連密度增長的因素。會議上提出了一個創新的解決方案，即采用芯片内部的本地無線發射器将數據傳送到鄰近的電路闆上。

     無論此方案是否有效，與會人員都非常清楚：就高頻應用而言，IC設計技術已遠遠領先于PCB設計技術。

二、PCB闆内互連

  進行高頻PCB設計的技巧和方法如下：

1. 傳輸線拐角要采用45°角，以降低回損(圖1)；

2. 要采用絕緣常數值按層次嚴格受控的高性能絕緣電路闆。這種方法有利于對絕緣材料與鄰近布線之間的電磁場進行有效管理。

3. 要完善有關高精度蝕刻的PCB設計規範。要考慮規定線寬總誤差爲+/-0.0007英寸、對布線形狀的下切(undercut)和橫斷面進行管理并指定布線側壁電鍍條件。對布線(導線)幾何形狀和塗層表面進行總體管理，對解決與微波頻率相關的趨膚效應問題及實現這些規範相當重要。

4. 突出引線存在抽頭電感，要避免使用有引線的組件。高頻環境下，最好使用表面安裝組件。

5. 對信号過孔而言，要避免在敏感闆上使用過孔加工(pth)工藝，因爲該工藝會導緻過孔處産生引線電感。如一個20層闆上的一個過孔用于連接1至3層時，引線電感可影響4到19層。

6. 要提供豐富的接地層。要采用模壓孔将這些接地層連接起來防止3維電磁場對電路闆的影響。

7. 要選擇非電解鍍鎳或浸鍍金工藝，不要采用HASL法進行電鍍。這種電鍍表面能爲高頻電流提供更好的趨膚效應(圖2)。此外，這種高可焊塗層所需引線較少，有助于減少環境污染。

8. 阻焊層可防止焊錫膏的流動。但是，由于厚度不确定性和絕緣性能的未知性，整個闆表面都覆蓋阻焊材料将會導緻微帶設計中的電磁能量的較大變化。一般采用焊壩(solder dam)來作阻焊層。

    如果你不熟悉這些方法，可向曾從事過軍用微波電路闆設計的經驗豐富的設計工程師咨詢。你還可同他們讨論一下你所能承受的價格範圍。例如，采用背面覆銅共面 (copper-backed coplanar)微帶設計比帶狀線設計更爲經濟，你可就此同他們進行讨論以便得到更好的建議。優秀的工程師可能不習慣考慮成本問題，但是其建議也是相當有幫助的。現在要盡量對那些不熟悉RF效應、缺乏處理RF效應經驗的年輕工程師進行培養，這将會是一項長期工作。

    此外，還可以采用其他解決方案，如改進計算機型，使之具備RF效應處理能力。

三、PCB與外部裝置互連

     現在可以認爲我們解決了闆上以及各個分立組件互連上的所有信号管理問題。那麽怎麽解決從電路闆到連接遠端器件導線的信号輸入/輸出問題呢？同軸電纜技術的創新者Trompeter Electronics公司正緻力于解決這個問題，并已經取得一些重要進展(圖3)。另外，看一下圖4中給出的電磁場。這種情況下，我們管理着微帶到同軸電纜之間的轉換。在同軸電纜中，地線層是環形交織的，并且間隔均勻。在微帶中，接地層在有源線之下。這就引入了某些邊緣效應，需在設計時了解、預測并加以考慮。當然，這種不匹配也會導緻回損，必須最大程度減小這種不匹配以避免産生噪音和信号幹擾。

     電路闆内阻抗問題的管理并不是一個可以忽略的設計問題。阻抗從電路闆表層開始，然後通過一個焊點到接頭，最後終結于同軸電纜處。由于阻抗随頻率變化，頻率越高，阻抗管理越難。在寬帶上采用更高頻率來傳輸信号的問題看來是設計中面臨的主要問題。