高频同轴连接器PCB应用案例之一

会用HFSS软件是学好无源射频的基础，下一步是如何解决问题。

腔体谐振是祸根。

如果毛刺不密集呢？那就可能存在其它谐振体。或者是仿真频率不够高。换一种说法：模型尺寸是电小物体。

岛主一直想总结电磁谐振根因，把复杂问题简洁化有点难度。但公式太多不符合本公众号风格。

原始HFSS模型仿真结果

几年前有学员发过来原始HFSS模型

采用的Amphenol同轴连接器是这样子的：

焊接在PCB板边，号称频率高达26.5GHz。这么好的同轴连接器，如果应用不当，效果会大打折扣。

果然，仿真结果如下：

明显看到回波损耗曲线存在两个谐振峰：3.5GHz，12.5GHz。

如果仿真频率再细化些，3.5GHz的插入损耗接近2dB。

千万不要小看这2dB插损，这意味着此频点损失的30%的电磁能量是到处乱窜的，可能是通过PCB平面传导出去，也可能辐射到3D空间，成为干扰源。

无源电路发射效率越高，那么此电路的吸收效率也越高。也就是说如果这是敏感的小信号电路，那么也意味着这电路容易受到外界干扰。

措施1：PCB地平面处理

仔细观察PCB设计，发现地平面设计不合理。

岛主认为，射频区域只能存在射频GND平面，不得将其它无关的平面顺便铺进射频区域内。将HFSS模型按此规则修改后，再看仿真结果：

3.5GHz的谐振峰没了。12.5GHz谐振峰也小了，并且缩小了幅度。

措施2：同轴连接器下压，地针焊到位

从侧面看，要将同轴连接器向下压到位再焊接：

仿真结果如下：

这在回流路径分析中，能看出这里形成了一个LC并联谐振电路，有带阻滤波器效应。

措施3：关注PCB布局布线细节

上面的仿真曲线，符合要求吗？

已经符合了，因为工作频率最高到6.8GHz。但如果想精益求精呢？

再观察PCB，发现射频信号是跨分割的，因为射频信号从地平面参考，要跨到电源平面参考！射频同轴连接器外壳不接地，而是接电源。

所以要手工增加回流路径：

大焊盘下面Layer2层挖空，Layer3层也挖空直径0.7mm。

两个桥接电容要靠近微带线上的信号电容，电容中心间距为0.9mm。

地分割间距缩小到0.13mm。

……

优化修改后，模型的仿真结果如下：

在1~18GHz频段，插入损耗曲线平直，回波损耗曲线优于15dB。

射频信号跨分割能做到这种指标已经很不容易了。

射频PCB设计规则里面，有一条是禁止射频信号线跨越任何分割线，但如果偏偏要求射频信号跨分割这种无理要求呢？

第一条：领导或客户都是上帝。

第二条：请……，大家脑补。

总结

随着各种优化措施的施行：

无关的电源地平面不要伸进射频PCB区域；

板边同轴连接器压到位再焊接；

如果要求射频信号跨分割，那必须人工增加回流路径，此回流路径要很小，要仔细仿真设计。

仿真指标是一步一个脚印地改善着。

审核编辑：刘清