電(diàn)路板系统的互连包括：芯片到電(diàn)路板、PCB板内互连以及PCB与外部器件之间的三类互连。在RF设计中，互连点处的電(diàn)磁特性是工程设计面临的主要问题之一，本文(wén)介绍上述三类互连设计的各种技巧，内容涉及器件安装方法、布線(xiàn)的隔离以及减少引線(xiàn)電(diàn)感的措施等等。

   目前有(yǒu)迹象表明，印刷電(diàn)路板设计的频率越来越高。随着数据速率的不断增長(cháng)，数据传送所要求的带宽也促使信号频率上限达到1GHz，甚至更高。这种高频信号技术虽然遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出毫米波技术范围(30GHz)，但的确也涉及RF和低端微波技术。

    RF工程设计方法必须能(néng)够处理(lǐ)在较高频段处通常会产生的较强電(diàn)磁场效应。这些電(diàn)磁场能(néng)在相邻信号線(xiàn)或PCB線(xiàn)上感生信号，导致令人讨厌的串扰(干扰及总噪声)，并且会损害系统性能(néng)。回损主要是由阻抗失配造成，对信号产生的影响如加性噪声和干扰产生的影响一样。

    高回损有(yǒu)两种负面效应：1. 信号反射回信号源会增加系统噪声，使接收机更加难以将噪声和信号區(qū)分(fēn)开来；2. 任何反射信号基本上都会使信号质量降低，因為(wèi)输入信号的形状出现了变化。

     尽管由于数字系统只处理(lǐ)1和0信号并具有(yǒu)非常好的容错性，但是高速脉冲上升时产生的谐波会导致频率越高信号越弱。尽管前向纠错技术可(kě)以消除一些负面效应，但是系统的部分(fēn)带宽用(yòng)于传输冗余数据，从而导致系统性能(néng)的降低。一个较好的解决方案是让RF效应有(yǒu)助于而非有(yǒu)损于信号的完整性。建议数字系统最高频率处 (通常是较差数据点)的回损总值為(wèi)-25dB，相当于VSWR為(wèi)1.1。

     PCB设计的目标是更小(xiǎo)、更快和成本更低。对于RF PCB而言，高速信号有(yǒu)时会限制PCB设计的小(xiǎo)型化。目前，解决串扰问题的主要方法是进行接地层管理(lǐ)，在布線(xiàn)之间进行间隔和降低引線(xiàn)電(diàn)感(stud capacitance)。降低回损的主要方法是进行阻抗匹配。此方法包括对绝缘材料的有(yǒu)效管理(lǐ)以及对有(yǒu)源信号線(xiàn)和地線(xiàn)进行隔离，尤其在状态发生跳变的信号線(xiàn)和地之间更要进行间隔。

     由于互连点是電(diàn)路链上最為(wèi)薄弱的环节，在RF设计中，互连点处的電(diàn)磁性质是工程设计面临的主要问题，要考察每个互连点并解决存在的问题。電(diàn)路板系统的互连包括芯片到電(diàn)路板、PCB板内互连以及PCB与外部装置之间信号输入/输出等三类互连。

一、芯片到PCB板间的互连

     Pentium IV以及包含大量输入/输出互连点的高速芯片已经面世。就芯片本身而言，其性能(néng)可(kě)靠，并且处理(lǐ)速率已经能(néng)够达到1GHz。在最近GHz互连研讨会 (www.az.ww .com)上，最令人激动之处在于：处理(lǐ)I/O数量和频率不断增長(cháng)问题的方法已经广為(wèi)人知。芯片与PCB互连的最主要问题是互连密度太高会导致PCB材料的基本结构成為(wèi)限制互连密度增長(cháng)的因素。会议上提出了一个创新(xīn)的解决方案，即采用(yòng)芯片内部的本地无線(xiàn)发射器将数据传送到邻近的電(diàn)路板上。

     无论此方案是否有(yǒu)效，与会人员都非常清楚：就高频应用(yòng)而言，IC设计技术已遠(yuǎn)遠(yuǎn)领先于PCB设计技术。

二、PCB板内互连

  进行高频PCB设计的技巧和方法如下：

1. 传输線(xiàn)拐角要采用(yòng)45°角，以降低回损(图1)；

2. 要采用(yòng)绝缘常数值按层次严格受控的高性能(néng)绝缘電(diàn)路板。这种方法有(yǒu)利于对绝缘材料与邻近布線(xiàn)之间的電(diàn)磁场进行有(yǒu)效管理(lǐ)。

3. 要完善有(yǒu)关高精度蚀刻的PCB设计规范。要考虑规定線(xiàn)宽总误差為(wèi)+/-0.0007英寸、对布線(xiàn)形状的下切(undercut)和横断面进行管理(lǐ)并指定布線(xiàn)侧壁電(diàn)镀条件。对布線(xiàn)(导線(xiàn))几何形状和涂层表面进行总體(tǐ)管理(lǐ)，对解决与微波频率相关的趋肤效应问题及实现这些规范相当重要。

4. 突出引線(xiàn)存在抽头電(diàn)感，要避免使用(yòng)有(yǒu)引線(xiàn)的组件。高频环境下，最好使用(yòng)表面安装组件。

5. 对信号过孔而言，要避免在敏感板上使用(yòng)过孔加工(pth)工艺，因為(wèi)该工艺会导致过孔处产生引線(xiàn)電(diàn)感。如一个20层板上的一个过孔用(yòng)于连接1至3层时，引線(xiàn)電(diàn)感可(kě)影响4到19层。

6. 要提供丰富的接地层。要采用(yòng)模压孔将这些接地层连接起来防止3维電(diàn)磁场对電(diàn)路板的影响。

7. 要选择非電(diàn)解镀镍或浸镀金工艺，不要采用(yòng)HASL法进行電(diàn)镀。这种電(diàn)镀表面能(néng)為(wèi)高频電(diàn)流提供更好的趋肤效应(图2)。此外，这种高可(kě)焊涂层所需引線(xiàn)较少，有(yǒu)助于减少环境污染。

8. 阻焊层可(kě)防止焊锡膏的流动。但是，由于厚度不确定性和绝缘性能(néng)的未知性，整个板表面都覆盖阻焊材料将会导致微带设计中的電(diàn)磁能(néng)量的较大变化。一般采用(yòng)焊坝(solder dam)来作阻焊层。

    如果你不熟悉这些方法，可(kě)向曾从事过军用(yòng)微波電(diàn)路板设计的经验丰富的设计工程师咨询。你还可(kě)同他(tā)们讨论一下你所能(néng)承受的价格范围。例如，采用(yòng)背面覆铜共面 (copper-backed coplanar)微带设计比带状線(xiàn)设计更為(wèi)经济，你可(kě)就此同他(tā)们进行讨论以便得到更好的建议。优秀的工程师可(kě)能(néng)不习惯考虑成本问题，但是其建议也是相当有(yǒu)帮助的。现在要尽量对那些不熟悉RF效应、缺乏处理(lǐ)RF效应经验的年轻工程师进行培养，这将会是一项長(cháng)期工作。

    此外，还可(kě)以采用(yòng)其他(tā)解决方案，如改进计算机型，使之具备RF效应处理(lǐ)能(néng)力。

三、PCB与外部装置互连

     现在可(kě)以认為(wèi)我们解决了板上以及各个分(fēn)立组件互连上的所有(yǒu)信号管理(lǐ)问题。那么怎么解决从電(diàn)路板到连接遠(yuǎn)端器件导線(xiàn)的信号输入/输出问题呢(ne)？同轴電(diàn)缆技术的创新(xīn)者Trompeter Electronics公司正致力于解决这个问题，并已经取得一些重要进展(图3)。另外，看一下图4中给出的電(diàn)磁场。这种情况下，我们管理(lǐ)着微带到同轴電(diàn)缆之间的转换。在同轴電(diàn)缆中，地線(xiàn)层是环形交织的，并且间隔均匀。在微带中，接地层在有(yǒu)源線(xiàn)之下。这就引入了某些边缘效应，需在设计时了解、预测并加以考虑。当然，这种不匹配也会导致回损，必须最大程度减小(xiǎo)这种不匹配以避免产生噪音和信号干扰。

     電(diàn)路板内阻抗问题的管理(lǐ)并不是一个可(kě)以忽略的设计问题。阻抗从電(diàn)路板表层开始，然后通过一个焊点到接头，最后终结于同轴電(diàn)缆处。由于阻抗随频率变化，频率越高，阻抗管理(lǐ)越难。在宽带上采用(yòng)更高频率来传输信号的问题看来是设计中面临的主要问题。