本文主要針對通訊產(chǎn)品的一個前沿范疇——微波級高頻電路及其PCB設(shè)計方面的理念及其設(shè)計原則。之所以選擇微波級高頻電路之PCB設(shè)計原則，是因為該方面原則具有廣泛的指導意義且屬當前的高科技熱門應(yīng)用技術(shù)。從微波電路PCB設(shè)計理念過渡到高速無線網(wǎng)絡(luò)（包括各類接入網(wǎng)）工程，也是一脈相通的，因為它們基于同一基本原理——雙傳輸線理論。

    有經(jīng)驗的射頻工程師設(shè)計的數(shù)字電路或相對較低頻率電路PCB，一次成功率是非常高的，因為他們的設(shè)計理念是以“分布”參數(shù)為核心，而分布參數(shù)概念在較低頻率電路（包括數(shù)字電路中）中的破壞作用，常為人們所忽略。

 

    長期以來，許多同行完成的電子產(chǎn)品（主要針對通訊產(chǎn)品）設(shè)計，往往問題重重。一方面固然與電原理設(shè)計（包括冗余設(shè)計、可靠性設(shè)計等方面）的必要環(huán)節(jié)缺乏有關(guān)，但更重要的，是許多這類問題在人們認為已經(jīng)考慮了各項必要環(huán)節(jié)下而發(fā)生的。針對這些問題，他們往往將精力花在對程序、電原理、參數(shù)冗余等方面的核查上，卻極少將精力花在對PCB設(shè)計的審核方面，而往往正是由于PCB設(shè)計缺陷，導致大量的產(chǎn)品性能問題。

 

    PCB設(shè)計原則涉及到許多方方面面，包括各項基本原則、抗干擾、電磁兼容、安全防護，等等。對于這些方面，特別在高頻電路（尤其在微波級高頻電路）方面，相關(guān)理念的缺乏，往往導致整個研發(fā)項目的失敗。許多人還停留在“將電原理用導體連接起來發(fā)揮預定作用”基礎(chǔ)上，甚至認為“PCB設(shè)計屬于結(jié)構(gòu)、工藝和提高生產(chǎn)效率等方面的考慮范疇”。許多專業(yè)射頻工程師也沒有充分認識到該環(huán)節(jié)在射頻設(shè)計中，應(yīng)是整個設(shè)計工作的特別重點，而錯誤地將精力花費在選擇高性能的元器件，結(jié)果是成本大幅上升，性能的提高卻微乎其微。

 

    應(yīng)特別在此提出的是，數(shù)字電路依靠其強的抗干擾、檢糾錯以及可任意構(gòu)造各個智能環(huán)節(jié)來確保電路的正常功能。一個普通的數(shù)字應(yīng)用電路而高附加地配置各類“確保正常”的環(huán)節(jié)，顯然屬于沒有產(chǎn)品概念的舉措。但往往在認為“不值得”的環(huán)節(jié)，卻導致產(chǎn)品的系列問題。原因是這類在產(chǎn)品工程角度看不值得構(gòu)造可靠性保證的功能環(huán)節(jié)，應(yīng)該建立在數(shù)字電路本身的工作機理上，只是在電路設(shè)計（包括PCB設(shè)計）中的錯誤構(gòu)造，導致電路處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)。這種不穩(wěn)定狀態(tài)的導致，與高頻電路的類似問題屬于同一概念下的基本應(yīng)用。

 

    在數(shù)字電路中，有三個方面值得認真對待：

    （1）數(shù)字信號本身屬于廣譜信號。根據(jù)傅里葉函數(shù)結(jié)果，其包含的高頻成份非常豐富，所以數(shù)字IC在設(shè)計中，均充分考慮了數(shù)字信號的高頻分量。但除了數(shù)字IC外，各功能環(huán)節(jié)內(nèi)部及之間的信號過渡區(qū)域，若任意而為，將會導致系列問題。尤其在數(shù)字與模擬和高頻電路混合應(yīng)用的電路場合。

    （2）數(shù)字電路應(yīng)用中的各類可靠性設(shè)計，與電路在實際應(yīng)用中的可靠性要求及產(chǎn)品工程要求相關(guān)，不能將采用常規(guī)設(shè)計完全能達到要求的電路附加各類高成本的“保障”部分。

    （3）數(shù)字電路的工作速率正在以前所未有的發(fā)展邁向高頻（例如目前的CPU，其主頻已經(jīng)達到2GHz以上，遠遠超過微波頻段下限）。盡管相關(guān)器件的可靠性保障功能也同步配套，但其建立在器件內(nèi)部和典型外部信號特征基礎(chǔ)上。