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PCB高频/混压板:为什么会出现信号串扰?3个原因及解决办法

  • 2025-08-25 13:53:00
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在高频 / 混压板的测试过程中,信号串扰是最常见的问题之一 —— 原本清晰的高频信号,叠加了其他信号的干扰后,波形变得杂乱,严重时甚至会导致设备功能失效。很多工程师遇到串扰问题时,往往盲目调整元器件位置,却找不到根本原因。其实,高频 / 混压板的信号串扰主要由 3 个原因导致,只要针对性解决,就能有效降低串扰影响。

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第一个原因是传输线间距过小。高频信号在传输线中传输时,会在周围产生电磁场,若两条传输线距离过近,电磁场会相互耦合,导致信号串扰。这种耦合分为电容耦合和电感耦合:电容耦合是由于两条传输线之间的寄生电容,使一条线的电压变化影响另一条线;电感耦合则是由于传输线的寄生电感,电流变化产生的磁场干扰相邻线路。比如在雷达系统的 PCB 中,若射频信号传输线与控制信号传输线间距小于 2 倍线宽,串扰值会超过 - 30dB,远超行业允许的 - 40dB 标准。解决办法很直接:增大传输线间距,通常要求间距不小于 3 倍线宽;若板件空间有限,可在两条传输线之间设置接地隔离带,通过接地屏蔽电磁场,减少耦合。


第二个原因是地平面不完整。地平面不仅是电流回路,还能起到屏蔽电磁场的作用。如果高频 / 混压板的地平面存在 “断点”(比如被过孔、开槽分割),高频信号的回流路径会被迫绕行,形成较大的环路面积。环路面积越大,越容易接收外界电磁干扰,同时自身产生的磁场也会干扰其他线路,导致串扰加剧。比如某 5G 模块 PCB,因在地平面开槽放置元器件,导致射频信号的回流路径增加了 5cm,串扰值从 - 45dB 恶化到 - 28dB。解决这个问题的关键是保证地平面的完整性:尽量避免在地平面开槽,若必须开槽,要确保开槽区域不穿过高频信号的回流路径;同时,高频电路区域的地平面要铺满铜,减少断点。


第三个原因是层叠结构不合理。高频 / 混压板的层叠结构直接影响信号的屏蔽效果和串扰水平。很多工程师为了节省成本,采用 “高频层与低频层相邻” 的层叠方式,却忽略了低频信号对高频信号的干扰。比如将 500MHz 的高频信号层与 50Hz 的电源层相邻,电源层的纹波会通过层间耦合干扰高频信号,导致串扰。合理的层叠结构应遵循 “高频信号层与地平面相邻”“高频层与低频层隔离” 的原则:比如 4 层板可采用 “信号层 1 - 地平面 - 电源层 - 信号层 2” 的结构,其中信号层 1 放置高频信号,信号层 2 放置低频信号,通过地平面和电源层隔离;对于多层板,可在高频信号层上下都设置地平面,形成 “三明治” 结构,增强屏蔽效果,减少串扰。


总之,高频 / 混压板的信号串扰并非无法解决,只要找到传输线间距、地平面完整性、层叠结构这 3 个核心原因,针对性优化设计,就能将串扰控制在合理范围内,保证信号传输的稳定性。


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