高频 PCB 的设计直接决定信号传输质量，哪怕 0.01mm 的线宽偏差、0.1mm 的层间距误差，都可能导致信号损耗超标、阻抗不匹配。与普通 PCB 设计相比，高频 PCB 需重点关注 “叠层结构优化”“阻抗精准控制”“布线规则严格执行”“元件布局合理规划” 四大核心环节。今天，我们逐一解析这些设计要点，结合具体参数与实操案例，帮你掌握高频 PCB 设计的 “细节密码”。

一、叠层设计：构建 “低干扰、低损耗” 的信号传输环境

叠层设计是高频 PCB 的 “基础框架”，核心目标是 “缩短信号回流路径”“减少层间干扰”“稳定介电环境”。高频 PCB 的叠层数量通常为 4 层、6 层或 8 层（少于 4 层难以实现信号与地的紧密耦合），不同层数的结构设计需遵循 “信号层与接地层相邻”“电源层与接地层配对” 的原则。

以 4 层高频 PCB（适用于 WiFi6、5G CPE 等设备）为例，推荐叠层结构为：

为何如此设计？因为高频信号的回流电流会沿着 “信号层下方最近的接地层” 流动，层间距越小，寄生电感越小（寄生电感 L≈h×ln (W/h)，h 越小 L 越小），信号传输损耗越低。某 5G 模块厂商曾将 4 层板的信号层与接地层层间距设为 0.3mm，导致信号回路电感过大，EMI 辐射超标 3dB；调整为 0.15mm 后，辐射值降至标准以内。

对于 6 层高频 PCB（适用于 5G 基站、毫米波雷达），可在 4 层结构基础上增加 “辅助信号层” 和 “隔离接地层”，比如：Top（信号）-GND1-Power-GND2-Signal2-Bottom（GND3），其中 GND2 作为隔离层，避免 Signal2 与 Power 层的干扰，适合多高频信号共存的场景。

二、阻抗控制：实现 “无反射” 的信号传输

阻抗匹配是高频 PCB 设计的 “核心目标”，若特性阻抗（Z₀）与芯片输出阻抗、负载阻抗不匹配（如芯片输出 50Ω，PCB 传输线 60Ω），信号会在传输线两端反射，导致波形过冲、振铃，甚至信号失真。高频 PCB 的阻抗控制需分 “计算”“设计”“验证” 三步进行。

第一步是 “阻抗计算”，需根据传输线类型（微带线、带状线）、基材参数（εᵣ、h）、线宽（W）、铜厚（T）计算 Z₀。常用的传输线类型有两种：

实际设计中，需注意阻焊层的影响 —— 阻焊层（通常 εᵣ=3.0）会覆盖在传输线上，相当于增加了介电常数，导致 Z₀降低约 5%-10%。因此，计算时需预留余量，比如设计目标 50Ω，可将计算线宽缩小 0.02mm，抵消阻焊层的影响。

第二步是 “设计执行”，需在 PCB 设计软件（如 Altium Designer、Cadence Allegro）中设置 “阻抗规则”，锁定传输线的线宽、层间距，避免布线时误改。同时，同一组差分对（如 HDMI 2.1、USB4）需保证 “等长、等距”，避免差分 skew（长度差）导致信号相位偏移，通常 skew 需控制在 5mil（0.127mm）以内。

第三步是 “设计验证”，通过软件仿真（如 Ansys SIwave）模拟信号在传输线上的阻抗变化，若存在局部阻抗突变（如过孔、线宽变化处），需优化设计（如在过孔旁增加接地过孔，减少寄生电容）。

三、布线规则：规避 “信号损耗与干扰” 的陷阱

高频 PCB 的布线是 “细节决定成败”，需严格遵守以下规则：

四、元件布局：缩短 “信号路径，降低寄生”

高频元件（如射频芯片、天线、滤波器）的布局需遵循 “信号路径最短”“干扰源远离敏感元件” 的原则：

高频 PCB 设计需 “精细化”，从叠层到布线的每一个细节都需围绕 “低损耗、高匹配、抗干扰” 展开。只有严格执行设计规则，结合仿真验证，才能为后续制造打下良好基础。