高频传输SMT和电源噪声规避

在高频领域，信号或电磁波必须沿着具有均匀特征阻抗的传输路径传播。当遇到了阻抗失配或不连续现象时，一部分信号将被反射回发送端，剩余部分电磁波将继续传输到接收端。信号反射和衰减的程度取决于阻抗不连续的程度。当失配阻抗幅度增加时，更大部分的信号会被反射，接收端观察到的信号衰减或劣化也就更多。

为了尽量减小电容的不连续性，需要裁剪掉位于SMT焊盘正下方的参考平面区域，并在内层创建铜填充。这样可以增加SMT焊盘与其参考平面或返回路径之间的距离，从而减小电容的不连续性。同时应插入微型缝合过孔，用于在原始参考平面和内层新参考铜箔之间提供电气和物理连接，以建立正确的信号返回路径，避免EMI辐射问题。通过在EMPro软件中建立SMT 焊盘3D 模型， 然后导入Keysight ADS中进行TDR和插损仿真完成的。

交流耦合电容的SMT焊盘效应。在EMPro中建立一个具有中等损耗基板的SMT的3D模型，其中一对微带差分走线长2英寸、宽5mil，采用单端模式，与其参考平面距离3.5mil，这对走线从30mil宽SMT焊盘的一端进入，并从另一端引出。没有裁剪的SMT设计造成的阻抗失配是12Ω，插损在20GHz时为-6.5dB。一旦对SMT焊盘下方的参考平面区域进行了裁剪(其中“d ”设为10mil)，失配阻抗就可以减小到2Ω，20GHz时的插损减小到-3dB。进一步增加“d ”会导致条状电感超过电容，从而引起电感不连续性，转而使插损变差(即-4.5dB)。

在EMPro中建立一个B2B连接器的SMT焊盘的3D模型，其中连接器引脚间距是20mil，引脚宽度是6mil，焊盘连接到一对长5英寸、宽5mil，采用单端模式的微带差分走线，走线距其参考平面3.5mil。SMT焊盘的厚度是40mil，包括连接器引脚和焊锡在内的这个厚度几乎是微带PCB走线厚度的40倍。铜厚度的增加将导致电容的不连续性和更高的信号衰减。通过裁剪掉SMT焊盘正下方适当间距“d ”(即7mil)的铜区域，可以最大限度地减小阻抗失配。

RF 电路和数字电路做在同块PCB 上，不能充分的隔离敏感线路和噪声信号线是常常出现的问题。如上所述，数字信号具有高的摆幅并包含大量高频谐波。如果PCB 板上的数字信号布线邻近敏感的模拟信号，高频谐波可能会耦合过去。RF 器件的最敏感节点通常为锁相环（ PLL） 的环路滤波电路，外接的压控振荡器（VCO） 电感，晶振基准信号和天线端子，电路的这些部分应该特别仔细处理。

供电电源噪声，由于输入/ 输出信号有几V 的摆幅，数字电路对于电源噪声（小于50 mV） 一般可以接受。而模拟电路对于电源噪声却相当敏感，尤其是对毛刺电压和其他高频谐波。因此，在包含RF（或其他模拟） 电路的PCB 板上的电源线布线必须比在普通数字电路板上布线更加仔细，应避免采用自动布线。同时也应注意到，微控制器（或其他数字电路） 会在每个内部时钟周期内短时间突然吸入大部分电流，这是由于现代微控制器都采用CMOS 工艺设计。因此，假设一个微控制器以1 MHz 的内部时钟频率运行，它将以此频率从电源提取（脉冲） 电流，如果不采取合适的电源去耦，必将引起电源线上的电压毛刺。如果这些电压毛刺到达电路RF 部分的电源引脚，严重的可能导致工作失效，因此必须保证将模拟电源线与数字电路区域隔开。