PCB高频的测试与验证：怎么知道你的设计没问题？
来源：捷配
时间: 2025/12/29 09:23:50
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问：高频 PCB 设计完成后，为什么一定要做测试验证？不能直接量产吗？
答：很多新手觉得，只要按照理论计算设计，高频 PCB 就一定能正常工作，其实这是一个很大的误区。高频 PCB 的信号传输受很多因素影响，比如板材的实际介电常数和理论值的偏差、加工过程中走线宽度和间距的误差、过孔的寄生参数等，这些因素在设计阶段很难完全精准预测。
如果不做测试验证，直接量产，很可能会出现批量性的问题 —— 比如信号反射超标、串扰太大、EMI 不达标等，不仅会造成巨大的经济损失，还会耽误产品的上市时间。
打个比方，高频 PCB 设计就像做饭，理论上知道放多少盐、多少油、煮多久，但实际操作时，火候的大小、食材的新鲜度都会影响饭菜的口感。只有尝一尝（测试验证），才能知道饭菜好不好吃，要不要调整配方。
所以测试验证是高频 PCB 研发过程中必不可少的环节，它的目的是验证设计是否符合预期，发现并解决设计和加工中存在的问题，确保产品量产时的良率和稳定性。
问：高频 PCB 信号传输的核心测试项目有哪些？每个项目测什么？
答：高频 PCB 信号传输的测试项目有很多，核心的有四个：阻抗测试、信号完整性测试、串扰测试、EMC 测试。
第一个项目：阻抗测试。这个测试是为了验证走线的实际阻抗是否和设计值一致。测试时，会使用阻抗测试仪，在 PCB 的测试点上，测量走线的单端阻抗或差分阻抗。比如设计的是 50Ω 的单端阻抗走线，测试结果应该在 50Ω±10% 的范围内（具体公差根据产品要求而定），如果超出这个范围，就说明走线的宽度、间距或介质厚度有问题，需要调整设计或加工参数。
第二个项目：信号完整性测试。信号完整性测试是高频 PCB 测试的核心，它主要测试信号的反射、过冲、下冲、时延等参数。测试时，会使用高速示波器和信号发生器，信号发生器产生高频信号，输入到 PCB 的源端，示波器在负载端捕捉信号波形，然后分析波形的各项参数是否符合规范。
比如信号的反射系数（S11 参数）要小于 - 10dB，说明反射信号的能量小于入射信号的 10%，反射不严重；信号的过冲和下冲要小于信号幅度的 20%，否则会导致芯片误动作。
第三个项目：串扰测试。串扰测试是为了验证相邻走线之间的干扰程度。测试时，会在一条走线上输入高频信号，然后在相邻的走线上，用示波器测量感应出的串扰信号幅度。串扰信号的幅度越小，说明走线的抗干扰能力越强。一般要求串扰信号的幅度小于有用信号幅度的 10%，否则会影响信号的正常传输。
第四个项目：EMC 测试。EMC 测试包括电磁辐射测试（EMI）和电磁敏感度测试（EMS）。电磁辐射测试是测 PCB 向外辐射的电磁波强度是否超标，电磁敏感度测试是测 PCB 在外界电磁波干扰下，能否正常工作。测试时，会在专业的 EMC 暗室里进行，使用频谱分析仪、信号源、天线等设备。只有通过 EMC 测试的产品，才能上市销售。
问：没有专业的测试设备，新手怎么简单验证高频 PCB 的信号传输效果？
答：不是所有人都有条件使用专业的测试设备，对于新手来说，可以用一些低成本的方法，简单验证高频 PCB 的信号传输效果。
方法一：使用万用表测量导通性和短路。虽然万用表不能测高频参数，但可以先检查 PCB 的走线有没有断路、短路，过孔有没有导通。这是最基础的测试，如果走线断路或短路，高频信号肯定无法正常传输。
方法二：搭建简单的通信电路测试。如果你的高频 PCB 是用于无线通信的，比如蓝牙模块、WiFi 模块，可以搭建一个简单的测试电路：将 PCB 和主控芯片、天线连接起来，然后用另一台设备（比如手机、电脑）和它通信，测试通信距离和稳定性。如果通信距离远、连接稳定，说明 PCB 的高频信号传输效果不错；如果通信距离近、经常掉线，说明 PCB 存在阻抗不匹配、串扰或 EMI 等问题。
方法三：观察信号波形的大致形状。如果有普通的示波器（带宽至少是信号频率的 3 倍），可以将示波器的探头接在 PCB 的负载端，观察信号波形的大致形状。虽然普通示波器的带宽不够，无法精准测量高频参数，但可以通过波形的形状，判断信号有没有严重的失真 —— 比如波形有没有明显的过冲、下冲，有没有被噪声淹没。如果波形比较规整，说明信号传输效果还不错；如果波形失真严重，就需要调整设计。
方法四：对比测试。做两块 PCB，一块是按照你的设计做的，另一块是参考成熟产品的 PCB 做的，然后在相同的条件下测试两块 PCB 的性能。如果你的 PCB 性能和参考 PCB 接近，说明设计是成功的；如果差距很大，就需要找出差距的原因，调整设计参数。
问：测试发现高频 PCB 信号传输有问题，怎么整改？有没有通用的整改思路？
答：测试发现问题后，整改的思路要从易到难、从成本低到成本高，不要上来就大改设计。通用的整改思路可以分为三步：
第一步：检查加工工艺问题。很多时候，信号传输的问题不是设计的问题，而是加工的问题。比如走线宽度和间距的误差太大、过孔的孔壁粗糙、接地层有破损等。这时候可以联系 PCB 加工厂，要求重新检查加工参数，或者重新打样一批 PCB，排除加工的问题。
第二步：优化布局布线。如果加工没有问题，就从布局布线入手整改。比如拉大走线间距、缩短走线长度、加地线隔离、优化过孔的数量和位置等。这些整改方法成本低、见效快，是整改的首选。比如测试发现串扰太大，就可以拉大两条走线的间距，或者在中间加一条地线，串扰问题就能得到缓解。
第三步：调整设计参数。如果布局布线优化后，问题还是没有解决，就需要调整设计参数，比如修改走线的宽度和间距、更换板材、调整阻抗匹配电阻的阻值等。这些整改方法可能会增加成本，或者需要重新计算设计参数，但能从根本上解决问题。比如测试发现阻抗不达标，就可以根据实际测试的阻抗值，调整走线的宽度或介质厚度，重新打样测试。
测试验证是高频 PCB 信号传输的 “最后一道防线”，它能帮你发现设计和加工中的问题，确保产品的性能和稳定性。对于新手来说，不要害怕测试，测试中发现的问题，都是提升自己设计水平的好机会。
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