绘制PCB时，需考虑的关键因素有哪些？

板级工程师，特别是射频板级工程师，经常避免不了要自己画PCB。 那么，在开始画PCB的时候，我们都要考虑些啥呢？

1、PCB的叠层

话说，很久很久以前，对于射频工程师而言，几乎不用考虑叠层设计。 为什么？因为当时用的都是双层板，顶层布线，底层为地，然后再找个盒子装上。这样，只要选好板材就可以了，性能肯定是能得到保证的，但是扛不住，又费空间又费钱，所以慢慢地，多层板开始流行起来了。 涉及到多层板，那就要好好分配了。 这就好像房子一样，以前都是平房，所以大家都住一层；但是平房太占土地，所以楼房就流行了。那既然是楼房，大家就开始讨论，该住哪一层了。 如果只有射频电路的话，一般4~6层的就够了；但是如果是射频电路和数字硬件在一起的话，那层数主要就取决于数字硬件所需的叠层了。 对于射频电路来讲，最重要的就是射频电路下面的参考平面，而射频器件一般放在TOP层和BOTTOM层，所以紧邻着TOP层和BOTTOM层的地方，最好放一个参考平面。如下图所示。

也许有人会讲，怎么一个叫Ground，一个叫Power呢？ 个人理解，所谓电源层，在DC的时候，是电源层，但是AC的时候，就可以当做信号的参考平面。就像你看微带线的时候，其实并不关注底层的金属的直流电位是多少。 不过，我在进行射频布板的时候，射频信号下面一般都是地平面，即直流电位为0，虽说直流电位不是0也没关系，还是倾向于能避开就避开。而且，因为射频器件，电流一般都不大，只要线宽足够，电源很多都是拉线过去，所以完全可以避让开来。

2、多层PCB板的构成

多层PCB主要由芯板（core），半固化片（prepreg），铜箔组成。 芯板，中间是介质，两面是铜箔，就如双层板。 半固化片，不包括铜箔，主要有两个作用，一个是叠层时的胶水，用来粘上下板子用的，二，固化后也能当介质层用。 如下图所示，虽然都是6层板，有6层铜，但是左边是上下两层是PP，右边上下两层是core。这样的话，左边图只需用两个core，而右边则需要3个。

我们可以看看在JLC官网上给的6层的叠层结构，你会发现基本都是采用类似左边的结构，上下采用的是半固化片，这样可以少使用一个芯板。我到也没有去核查过core和PP的价格，据说，这样的成本会低点。

那么，同样是6层，我们应该选择哪种结构呢？ 我觉得，如果频率比较高，比如C波段以上了，那就最好选芯板，介电常数和厚度都有保证；PP的话，有时候为了达到需要的厚度，可能会用好几张PP叠在一起，这样就增加了厚度和介电常数的不确定性。

3、为什么TOP层和BOTTOM层需要参考平面？

主要是因为回流。 当信号通过微带线传输的时候，不能只看到TOP层的走线，还需要看到相应参考平面的回流，有去有回，才能形成一个完整的信号传输。也就是说，信号在微带线上传输，需要一个参考平面来走回流。 为什么会在相邻层形成回流呢？ 我们可以试着从电路和场，分别来理解一下。 首先，看一下从路的角度。 在假设我说，电报方程的解，是很多射频公式的起源，你信么(1)，有讲过，当信号的波长与传输线尺寸可以相比拟的时候，可以取传输线中无限小的一段，用电报方程来进行模拟，如下图所示。

所以，当射频信号沿传输线进行传输的时候，传输线的两导体之间是有电压差的，从而产生电流，一部分经过并联器件，到参考平面；一部分继续往后边走。 也就是说，大量电流会在微带线下方的参考平面上流动。 下面，再从场的角度来看一下。 信号在微带线上进行传输的时候，假设金属是理想PEC，其场分布以及PEC处的边界条件如下图所示。

可以看到磁场的切向和电场的法向都不为0，所以在微带线下方的参考平面处，会存在电流和电荷。

4、对微带线下面的参考平面有什么要求？

主要就是，微带线下面的参考平面中，不要有缝隙，也不要有离太近的过孔。

审核编辑：黄飞