在射頻通信設(shè)備中，與外殼直連的模組接地設(shè)計(jì)直接決定信號(hào)完整性、電磁干擾(EMI)抑制能力及整機(jī)穩(wěn)定性。射頻信號(hào)的高頻特性使其對(duì) grounding 阻抗、接觸穩(wěn)定性及回路完整性極為敏感，接地不良易導(dǎo)致信噪比下降、傳輸距離縮短、EMC 測(cè)試不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題。本文結(jié)合工程實(shí)踐，從接地原理、核心設(shè)計(jì)要點(diǎn)、工藝實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化方案等方面，系統(tǒng)闡述此類模組的接地處理方法。

一、接地核心原理與性能指標(biāo)

與外殼直連的射頻模組接地，本質(zhì)是通過(guò)外殼建立低阻抗通路，將模組內(nèi)部 EMI 及高頻噪聲導(dǎo)入 PCB 接地平面，同時(shí)為射頻信號(hào)提供穩(wěn)定參考電位。外殼作為金屬屏蔽體與接地載體，需實(shí)現(xiàn)“屏蔽隔離”與“噪聲導(dǎo)出”雙重功能，其核心性能依賴三大指標(biāo)。

接地阻抗是核心指標(biāo)，100MHz-2GHz 頻段內(nèi)需控制在≤10mΩ，阻抗超標(biāo)會(huì)導(dǎo)致干擾電流無(wú)法有效消散。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，阻抗從 10mΩ 升至 30mΩ 時(shí)，EMI 輻射值會(huì)從 -50dBμV/m 惡化至 -42dBμV/m，超出 FCC Class B 標(biāo)準(zhǔn)要求。EMI 抑制效果需確保衰減量≥20dB，接觸穩(wěn)定性則要求溫度循環(huán)(-40~85℃)與振動(dòng)測(cè)試后，阻抗變化率≤15%，保障長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。

二、關(guān)鍵設(shè)計(jì)要點(diǎn)與工藝實(shí)現(xiàn)

(一)接觸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

外殼與模組的接觸質(zhì)量直接決定接地效能。工程中常用半孔+沉金組合結(jié)構(gòu)，利用金的高導(dǎo)電率與低接觸電阻特性，實(shí)現(xiàn)緊密電連接。沉金鍍層厚度需控制在 0.15-0.3μm，不足 0.1μm 易磨損暴露銅層，導(dǎo)致阻抗增加 50%;同時(shí)銅鍍層需經(jīng)粗化處理(Ra=0.8-1.0μm)，確保金層附著力≥5N/cm，避免脫落失效。

接觸壓力與面積需精準(zhǔn)匹配，壓力設(shè)定為 120±10g 為宜：壓力<50g 會(huì)產(chǎn)生接觸間隙，阻抗升至 20mΩ 以上;壓力>200g 則可能損傷半孔壁。接觸面積需≥0.4mm2，可通過(guò)增大半孔孔徑(如從 0.9mm 增至 1.1mm)提升接觸面積，降低局部電流集中導(dǎo)致的阻抗升高問(wèn)題。

(二)PCB 接地平面協(xié)同設(shè)計(jì)

PCB 接地平面是噪聲消散的關(guān)鍵載體，需與外殼接地結(jié)構(gòu)形成協(xié)同。半孔周圍應(yīng)預(yù)留 10mm×10mm 以上的完整接地平面，避免開(kāi)槽或斷層導(dǎo)致干擾路徑中斷。采用 2oz 銅箔(70μm)相較于 1oz 銅箔，接地阻抗可降低 25%，更適合高電流干擾導(dǎo)出。

分區(qū)接地策略不可或缺，需將射頻地與數(shù)字地、電源地獨(dú)立劃分，通過(guò)單點(diǎn)匯接(如鐵氧體珠或 0Ω 電阻)連接，避免數(shù)字噪聲耦合侵入射頻區(qū)。模組周圍應(yīng)布置接地過(guò)孔環(huán)(Via Fence)，過(guò)孔間距 1.0-1.5mm、直徑 0.3-0.4mm，形成封閉電磁屏障，減少雜散輻射。

(三)機(jī)械固定與屏蔽強(qiáng)化

機(jī)械固定可提升接觸穩(wěn)定性，外殼四角必須設(shè)置螺釘，隔腔交叉處及 SMA 連接器旁需補(bǔ)充固定點(diǎn)，防止插拔或振動(dòng)導(dǎo)致接觸不良。螺釘間距應(yīng)小于λ/20(依工作頻率調(diào)整)，確保全頻段接地可靠。PCB 與外殼接觸區(qū)域需開(kāi)窗處理，去除阻焊層，底層接地銅皮直接與外殼接觸，增強(qiáng)導(dǎo)電連續(xù)性。

對(duì)于多腔屏蔽設(shè)計(jì)，各腔體內(nèi)需對(duì)角布置螺釘，較大腔體可增加螺釘數(shù)量，同時(shí)在腔壁對(duì)應(yīng) PCB 位置設(shè)置兩排交錯(cuò)接地過(guò)孔，形成過(guò)孔屏蔽墻，進(jìn)一步阻斷腔間干擾耦合。

三、常見(jiàn)問(wèn)題與優(yōu)化方案

接地不良常表現(xiàn)為 EMI 超標(biāo)、信號(hào)靈敏度下降等癥狀，需針對(duì)性優(yōu)化。若出現(xiàn)阻抗偏高問(wèn)題，可通過(guò)增厚沉金鍍層、調(diào)整接觸壓力或增大接觸面積實(shí)現(xiàn)改善;某廠商將金層厚度從 0.08μm 增至 0.2μm 后，接地阻抗從 15mΩ 降至 8mΩ。

溫度循環(huán)后性能退化多因鍍層附著力不足，需優(yōu)化沉金前粗化工藝，確保附著力≥6N/cm。若存在跨區(qū)干擾，可強(qiáng)化分區(qū)接地設(shè)計(jì)，在射頻區(qū)與數(shù)字區(qū)間增設(shè)屏蔽墻及過(guò)孔陣列，同時(shí)在電源端配置 π 型濾波器(射頻扼流圈+高頻電容)，抑制電源噪聲傳導(dǎo)。

測(cè)試驗(yàn)證是優(yōu)化的重要環(huán)節(jié)，采用網(wǎng)絡(luò)分析儀(100MHz-2GHz)測(cè)量接地阻抗，EMI 測(cè)試暗室檢測(cè)輻射衰減量，確保各指標(biāo)達(dá)標(biāo)。批量生產(chǎn)前需通過(guò) 1000 次溫度循環(huán)與振動(dòng)測(cè)試，驗(yàn)證長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

四、結(jié)語(yǔ)

與外殼直連的射頻模組接地處理，需兼顧電性能、機(jī)械結(jié)構(gòu)與工藝可行性，核心在于構(gòu)建低阻抗、高穩(wěn)定、全頻段一致的接地通路。通過(guò)優(yōu)化接觸結(jié)構(gòu)參數(shù)、協(xié)同設(shè)計(jì) PCB 接地平面、強(qiáng)化機(jī)械固定與屏蔽，可有效抑制 EMI 干擾，保障射頻信號(hào)質(zhì)量。工程實(shí)踐中，需結(jié)合具體頻段與應(yīng)用場(chǎng)景，通過(guò)仿真與實(shí)測(cè)迭代優(yōu)化，才能實(shí)現(xiàn)接地性能與整機(jī)可靠性的平衡，為射頻設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。