通讯高多层 PCB 高频损耗：怎么 “少衰减”？
来源：捷配
时间: 2025/10/10 09:11:18
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5G 基站、毫米波雷达等通讯设备的高多层 PCB（如 20 层基站主板），需要传输 3.5GHz、26GHz 等高频信号，而 “信号衰减” 是核心难题 —— 普通 20 层 PCB 用普通 FR-4 基材，3.5GHz 信号传输 10cm 后衰减超 3dB，会导致基站覆盖半径从 500 米缩至 350 米，需额外增建基站才能补全信号。很多人以为 “高频衰减只是基材问题”，实则与基材、阻抗控制、布线设计都息息相关。今天从科普角度，拆解通讯高多层 PCB 的高频损耗控制方法，帮你理解 “如何让高频信号在高多层 PCB 里‘跑更远’”。
首先要明确：通讯高多层 PCB 的高频损耗来自哪里？主要有三类，共同导致信号 “越传越弱”：
- 介质损耗：基材的介电常数（εr）与介质损耗角正切（tanδ）是核心影响因素。普通 FR-4 基材的 tanδ 约 0.012@10GHz，3.5GHz 信号传输 10cm 后，介质损耗导致的衰减占总衰减的 60%；而高频基材（如罗杰斯 RO4835）的 tanδ≤0.004@10GHz，相同条件下衰减可减少 67%；
- 导体损耗：PCB 铜箔的粗糙度与厚度会影响高频信号传输 —— 高频信号具有 “趋肤效应”（电流集中在铜箔表面 5μm 内），铜箔粗糙度越高（如普通电解铜 Ra=1.5μm），信号传输时的散射损耗越大；铜箔越薄（如 1oz=35μm），电阻越大，损耗也越大；
- 辐射与反射损耗：高多层 PCB 的过孔、布线拐角若设计不当，会导致信号反射或辐射 —— 比如过孔未做阻抗匹配，反射系数超 - 15dB；布线有 90° 拐角，信号辐射损耗会增加 20%。
要控制高频损耗，需从 “基材选择 - 导体优化 - 布线设计” 三方面系统优化：
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选对高频低损耗基材：
- 3.5GHz~6GHz Sub-6G 频段：优先选用罗杰斯 RO4835（εr=3.48±0.05，tanδ≤0.004@10GHz）或生益 S1000-2（εr=3.6±0.05，tanδ≤0.008@10GHz），20 层基站 PCB 用 RO4835 基材，3.5GHz 信号传输 10cm 衰减可控制在 1.2dB 以内；
- 26GHz 毫米波频段：需升级为罗杰斯 RO4835HT（tanδ≤0.003@20GHz），24 层雷达 PCB 用该基材，26GHz 信号传输 5cm 衰减≤0.8dB，满足短距高速传输需求。
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优化导体结构减少损耗：
- 铜箔选用 “低粗糙度压延铜”（Ra≤0.3μm），比普通电解铜（Ra=1.5μm）的导体损耗降低 40%，20 层 PCB 的信号层优先用 2oz（70μm）压延铜，既减少趋肤效应损耗，又提升电流承载能力；
- 电源层与接地层用 3oz~4oz 加厚铜箔（105~140μm），降低接地阻抗（≤50mΩ），减少接地回路导致的辐射损耗。
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高频友好的布线与过孔设计：
- 高频信号线路（如 3.5GHz）设计为差分对，阻抗严格控制在 50Ω±2%，线宽 0.22mm、线距 0.16mm，布线时避免 90° 拐角（用 135° 圆弧过渡，半径≥0.5mm），减少辐射损耗；
- 过孔采用 “盲埋孔” 替代通孔，盲孔孔径 0.1mm（连接表层与内层），埋孔孔径 0.15mm（连接内层与内层），并在过孔两端做 “阻抗匹配盘”，反射系数≤-20dB；
- 高频线路与接地层的间距≤0.2mm，形成 “微带线” 结构，增强信号屏蔽，减少辐射损耗。
通讯高多层 PCB 的高频损耗控制需要专业技术支撑，而捷配在这一领域拥有成熟方案：基材端，捷配提供罗杰斯 RO4835/RO4835HT、生益 S1000-2 等高频低损耗基材，可根据频段（Sub-6G / 毫米波）推荐最优选型；导体与布线端，捷配支持低粗糙度压延铜（Ra≤0.3μm）、2oz~4oz 加厚铜箔，并通过 ANSYS HFSS 仿真优化差分对布线与过孔阻抗匹配；检测端，捷配用网络分析仪（Agilent N5247A）测试高频信号衰减，确保 3.5GHz 传输 10cm 衰减≤1.2dB、26GHz 传输 5cm 衰减≤0.8dB。无论是 5G 基站的 20 层 PCB，还是毫米波雷达的 24 层 PCB，捷配都能实现高频信号的低损耗传输。
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