【導讀】本文將介紹電路板系統的芯片到電路板、PCB板內互連以及PCB與外部器件之間的三類(lèi)互連設計的各種技巧，包括器件安裝、布線(xiàn)的隔離以及減少引線(xiàn)電感的措施等，以幫助設計師最大程度降低PCB互連設計中的RF效應。
電路板系統的互連包括：芯片到電路板、PCB板內互連以及PCB與外部器件之間的三類(lèi)互連。在RF設計中，互連點(diǎn)處的電磁特性是工程設計面臨的主要問(wèn)題之一，本文介紹上述三類(lèi)互連設計的各種技巧，內容涉及器件安裝方法、布線(xiàn)的隔離以及減少引線(xiàn)電感的措施等等。
目前有跡象表明，印刷電路板設計的頻率越來(lái)越高。隨著(zhù)數據速率的不斷增長(cháng)，數據傳送所要求的帶寬也促使信號頻率上限達到1GHz，甚至更高。這種高頻信號技術(shù)雖然遠遠超出毫米波技術(shù)范圍(30GHz)，但的確也涉及RF和低端微波技術(shù)。
RF工程設計方法必須能夠處理在較高頻段處通常會(huì )產(chǎn)生的較強電磁場(chǎng)效應。這些電磁場(chǎng)能在相鄰信號線(xiàn)或PCB線(xiàn)上感生信號，導致令人討厭的串擾(干擾及總噪聲)，并且會(huì )損害系統性能�；負p主要是由阻抗失配造成，對信號產(chǎn)生的影響如加性噪聲和干擾產(chǎn)生的影響一樣。

高回損有兩種負面效應：
1.信號反射回信號源會(huì )增加系統噪聲，使接收機更加難以將噪聲和信號區分開(kāi)來(lái)；
2.任何反射信號基本上都會(huì )使信號質(zhì)量降低，因為輸入信號的形狀出現了變化。
盡管由于數字系統只處理1和0信號并具有非常好的容錯性，但是高速脈沖上升時(shí)產(chǎn)生的諧波會(huì )導致頻率越高信號越弱。盡管前向糾錯技術(shù)可以消除一些負面效應，但是系統的部分帶寬用于傳輸冗余數據，從而導致系統性能的降低。一個(gè)較好的解決方案是讓RF效應有助于而非有損于信號的完整性。建議數字系統最高頻率處(通常是較差數據點(diǎn))的回損總值為-25dB，相當于VSWR為1.1。
PCB設計的目標是更小、更快和成本更低。對于RFPCB而言，高速信號有時(shí)會(huì )限制PCB設計的小型化。目前，解決串擾問(wèn)題的主要方法是進(jìn)行接地層管理，在布線(xiàn)之間進(jìn)行間隔和降低引線(xiàn)電感(studcapacitance)。降低回損的主要方法是進(jìn)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號線(xiàn)和地線(xiàn)進(jìn)行隔離，尤其在狀態(tài)發(fā)生跳變的信號線(xiàn)和地之間更要進(jìn)行間隔。
由于互連點(diǎn)是電路鏈上最為薄弱的環(huán)節，在RF設計中，互連點(diǎn)處的電磁性質(zhì)是工程設計面臨的主要問(wèn)題，要考察每個(gè)互連點(diǎn)并解決存在的問(wèn)題。電路板系統的互連包括芯片到電路板、PCB板內互連以及PCB與外部裝置之間信號輸入/輸出等三類(lèi)互連。

一、芯片到PCB板間的互連
Pentium IV以及包含大量輸入/輸出互連點(diǎn)的高速芯片已經(jīng)面世。就芯片本身而言，其性能可靠，并且處理速率已經(jīng)能夠達到1GHz。在最近GHz互連研討會(huì )上，最令人激動(dòng)之處在于：處理I/O數量和頻率不斷增長(cháng)問(wèn)題的方法已經(jīng)廣為人知。芯片與PCB互連的最主要問(wèn)題是互連密度太高會(huì )導致PCB材料的基本結構成為限制互連密度增長(cháng)的因素。會(huì )議上提出了一個(gè)創(chuàng )新的解決方案，即采用芯片內部的本地無(wú)線(xiàn)發(fā)射器將數據傳送到鄰近的電路板上。無(wú)論此方案是否有效，與會(huì )人員都非常清楚：就高頻應用而言，IC設計技術(shù)已遠遠領(lǐng)先于PCB設計技術(shù)。

二、PCB板內互連
進(jìn)行高頻PCB設計的技巧和方法如下：
1. 傳輸線(xiàn)拐角要采用45°角，以降低回損(圖1)；

三、PCB與外部裝置互連
現在可以認為我們解決了板上以及各個(gè)分立組件互連上的所有信號管理問(wèn)題。那么怎么解決從電路板到連接遠端器件導線(xiàn)的信號輸入/輸出問(wèn)題呢？同軸電纜技術(shù)的創(chuàng )新者TrompeterElectronics公司正致力于解決這個(gè)問(wèn)題，并已經(jīng)取得一些重要進(jìn)展(圖3)。 另外，看一下圖4中給出的電磁場(chǎng)。這種情況下，我們管理著(zhù)微帶到同軸電纜之間的轉換。在同軸電纜中，地線(xiàn)層是環(huán)形交織的，并且間隔均勻。在微帶中，接地層在有源線(xiàn)之下。這就引入了某些邊緣效應，需在設計時(shí)了解、預測并加以考慮。當然，這種不匹配也會(huì )導致回損，必須最大程度減小這種不匹配以避免產(chǎn)生噪音和信號干擾。