《電子技術(shù)應(yīng)用》
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高隔离射频滤波的PCB设计方法
电子技术应用
杨桃均,向星诚,温桎茹,蔺洋渺
中国电子科技集团公司第26研究所
摘要: 传统PCB设计在处理射频滤波线路时主要聚焦阻抗匹配,对电磁耦合路径的约束研究较少,导致滤波单元端口隔离度受限。为此,提出一种基于“场-路-屏”协同设计的PCB高隔离度度实现方法。该方法融合三项核心技术:减薄关键介质层增强垂直场约束;优化共面接地间距抑制同层横向耦合;采用工艺可实现的最小间距高密度过孔阵列构建三维电磁屏蔽墙。通过三维电磁仿真与实物测试验证表明,在1.6~2.1 GHz频段内,协同设计方法将端口间隔离度由67 dB提升至8 3dB以上,改善超过16 dB,且插入损耗变化小于0.1 dB。该方法为射频滤波模块及无源滤波器的封装与电磁兼容设计提供了可量化工程参考。
中圖分類號:TN811+.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.268039
中文引用格式: 楊桃均,向星誠,溫桎茹,等. 高隔離射頻濾波的PCB設(shè)計(jì)方法[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,2026,52(7):24-28.
英文引用格式: Yang Taojun,Xiang Xingcheng,Wen Zhiru,et al. PCB design method for high-isolation RF filters[J]. Application of Electronic Technique,2026,52(7):24-28.
PCB design method for high-isolation RF filters
Yang Taojun,Xiang Xingcheng,Wen Zhiru,Lin Yangmiao
26th Institute of China Electronics Technology Group Corporation
Abstract: Traditional PCB design for RF filter circuits primarily focuses on impedance matching, with limited consideration given to the control of electromagnetic coupling paths, which restricts port isolation in filtering units. To address this, a method to achieve high isolation on PCBs based on a "field-circuit-shielding" synergistic design is proposed. This method integrates three core techniques: thinning the critical dielectric layer to enhance vertical field confinement; optimizing the coplanar ground spacing to suppress in-plane lateral coupling; and employing a high-density via array with the minimum process-achievable pitch to construct a 3D electromagnetic shielding wall. Verified through 3D electromagnetic simulation and physical measurements, the synergistic design approach improves the inter-port isolation by over 16 dB within the 1.6~2.1 GHz frequency band, without significant degradation in insertion loss. This method provides a quantitative engineering reference for the packaging and electromagnetic compatibility design of RF filtering modules and passive filters.
Key words : RF filtering;PCB design;high isolation;electromagnetic shielding;via array

引言

射頻濾波單元是通信系統(tǒng)中選擇特定頻帶信號、抑制帶外干擾的關(guān)鍵部件。端口隔離度直接影響信號泄露、噪聲基底和系統(tǒng)穩(wěn)定性,對提升通信設(shè)備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的信噪比與可靠性有決定性作用[1-4]。傳統(tǒng)濾波單元設(shè)計(jì)多聚焦于等效電路綜合與優(yōu)化[5-7],往往忽視PCB作為信號載體引入的分布參數(shù)與近場耦合效應(yīng),導(dǎo)致實(shí)測性能與理論設(shè)計(jì)存在差距。

隨著5G通信及國防裝備發(fā)展,高集成度濾波單元廣泛應(yīng)用,對PCB級的電磁環(huán)境控制提出更高要求[8-10]。介質(zhì)減薄、共面接地和過孔陣列是提升隔離度的常用技術(shù)手段,在射頻PCB設(shè)計(jì)中已得到廣泛研究和應(yīng)用。如何整合這些技術(shù),最大化其協(xié)同效應(yīng),并量化其對端口隔離度的綜合貢獻(xiàn),是進(jìn)一步提升射頻濾波模塊集成度和性能的關(guān)鍵。

傳統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)在處理簡單濾波線路時,大都采用常規(guī)兩層結(jié)構(gòu),計(jì)算走線至50 Ω阻抗后投板,對介質(zhì)厚度、共面間距及過孔布局等影響電磁耦合的因素研究較少。因此,本文提出一種基于“場-路-屏”協(xié)同的PCB高隔離度實(shí)現(xiàn)方法。通過仿真與實(shí)物測試,評估三項(xiàng)技術(shù)協(xié)同對隔離度的綜合貢獻(xiàn),并在1.6~2.1 GHz頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)了16 dB的隔離度提升,且插入損耗無明顯變化。本方法為射頻濾波模塊及無源濾波器的封裝與電磁兼容設(shè)計(jì)提供了可量化的工程參考。


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作者信息:

楊桃均,向星誠,溫桎茹,藺洋渺

(中國電子科技集團(tuán)公司第26研究所,重慶 400060)

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