一、射频电路对接地的敏感性
在射频电路板中,接地不仅仅是提供电流回路,更是所有信号的参考平面。不良的接地设计会导致地弹噪声、共模辐射、信号耦合和灵敏度下降。2026年,随着5G NR、Wi-Fi 7(高达7.125GHz)以及UWB(超宽带)的普及,射频前端电路工作频率更高、带宽更宽,对接地系统的要求更加严格。深圳亿圆电子在射频模块开发中,将接地作为首要考虑因素,从叠层到布局再到屏蔽,形成了一套成熟的方法。
二、地平面的连续性
理想情况下,射频信号下方应有一个完整且无分割的地平面。
避免开槽:地平面上的长槽会阻断返回电流,产生大的环路面积,引起辐射和对外干扰。
跨分割处理:如果必须分割电源区域,应在分割线下方提供桥接电容或0Ω电阻,为射频返回电流提供路径。
层间地过孔:多层板中的地平面通过密集的过孔连接在一起,形成低阻抗路径。深圳亿圆电子建议在射频区域每隔约λ/20(λ为工作波长)放置一个接地过孔。例如2.4GHz时,λ≈125mm,过孔间距<6mm。
三、射频模块的接地布局
射频芯片通常有多个地引脚,如PA的地、LNA的地和基带地。正确的处理方式:
直接连接:射频芯片的接地焊盘应通过多个过孔直接连接到主地平面,而不是通过细走线汇集。

热焊盘接地:许多射频芯片底部有裸露的热焊盘,该焊盘既是散热也是接地。需要在芯片下方密集打孔(例如9个或更多过孔),并用填充导电胶或锡膏与地平面良好连接。
数字地与射频地:在模数混合电路中,数字地和射频地应分开但在一点连接(通常在ADC/DAC芯片下方或电源入口处)。避免数字电流流过射频敏感区域。
四、微带线与共面波导的地设计
射频传输线常采用微带线或共面波导结构。
微带线:信号线下方需要有连续的参考地平面。地平面应比信号线宽至少3倍线宽。
接地共面波导:信号线两侧有平行的地线,通过过孔与下层地平面连接。这种结构具有更好的抗干扰能力和更紧凑的布局。设计时,地线与信号线的间距(G)需保持一致,通常取线宽的一半。
过孔围栏:在共面波导的两侧地线上,每隔λ/20放置一个过孔连接到下层地平面,防止谐振。
五、接地噪声的来源与抑制
地弹噪声:多个数字信号同时翻转时,在地平面电感上产生压降。抑制方法:减小地平面电感(增加平面厚度、缩短返回路径)、使用多点接地、增加去耦电容。
共模电流:由于参考电位不一致,电缆或外壳上的共模电流会产生辐射。采用共模扼流圈或铁氧体磁珠,并将电缆屏蔽层通过低电感连接到电路板地。
电源耦合:电源线上的噪声通过电源地回路耦合到射频地。使用LC滤波或磁珠进行电源隔离,并为每个射频模块提供独立的电源走线。
六、屏蔽罩的接地设计
射频电路常使用金属屏蔽罩(CAN)来隔离敏感电路或防止辐射。
屏蔽罩接地点:屏蔽罩需要与电路板地平面多点接触,接触点间距应小于λ/10。通常采用周边一圈间隔1~2mm的接地过孔。
屏蔽罩焊盘:电路板表面设计连续的铜环,与屏蔽罩焊接。铜环宽度至少1mm,且每隔一段距离打接地过孔。
避免地环路:如果屏蔽罩内部有多个模块,应确保屏蔽罩的单点接地,防止形成地环路电流。深圳亿圆电子常将屏蔽罩与电路板地通过4~6个角落地过孔连接。
七、接地过孔的优化
过孔电感:每个接地过孔具有约0.5~1nH的电感,多个并联可降低总电感。
过孔孔径:孔径越大电感越小,但占用空间大。常用0.2~0.3mm孔径。
过孔到焊盘距离:地过孔应尽可能靠近需要接地的焊盘,通常距离<0.5mm。
背钻技术:对于高速射频信号,过孔的残桩会引入谐振。背钻可去除信号层以下无用过孔段,但对地过孔通常不需要背钻。
八、大功率射频电路的接地考虑
对于功率放大器(输出功率>30dBm),接地还需考虑热传导和电流承载。
接地过孔数量:PA下方通常需要20个或更多接地过孔,既用于射频接地,也用于散热。
接地层厚度:多层板中的接地层可以使用2oz铜厚,降低直流电阻和热阻。
接地环路:功率回路应尽量短,避免形成大面积环路,否则会产生磁场辐射。
九、深圳亿圆电子的射频接地案例
在一个双频段(2.4GHz和5GHz)Wi-Fi模块项目中,初始设计存在接收灵敏度低的问题(-85dBm vs 目标-92dBm)。经排查,发现LNA输入端的接地过孔过于稀少(只有1个),导致接地电感大,噪声引入。深圳亿圆电子修改设计,在LNA周围增加了6个接地过孔,并将输入匹配网络的微带线改为接地共面波导。修改后灵敏度提升到-91dBm,满足要求。
十、测量与验证
地电位测量:使用示波器差分探头测量射频电路板不同位置的地之间的电位差,应小于5mV。
频谱分析:在暗室中用近场探头扫描电路板表面,寻找接地不良导致的辐射热点。
时域反射计:用于检查地平面的连续性和过孔电感。
通过系统的接地设计和验证,可以显著提高射频电路的性能和一致性。

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