摘要：射频 PCB 的核心性能（如通信距离、接收灵敏度、发射功率）由天线、LNA、PA、滤波器四大关键元件决定，这些元件的放置有专属策略 —— 天线放错位置会导致增益下降 3dBi，LNA 靠近噪声源会使 NF 升高 2dB，PA 散热不良会导致功率衰减 10%。

射频 PCB 的核心性能（如通信距离、接收灵敏度、发射功率）由天线、LNA、PA、滤波器四大关键元件决定，这些元件的放置有专属策略 —— 天线放错位置会导致增益下降 3dBi，LNA 靠近噪声源会使 NF 升高 2dB，PA 散热不良会导致功率衰减 10%。

一、天线的放置策略：最大化信号收发效率

天线是射频信号的 “出入口”，其放置需解决 “辐射方向、净空区、干扰隔离” 三大问题，不同类型天线（PCB 天线、外接天线座）的策略略有差异：

1. PCB 天线（如倒 F 天线、 monopole 天线）

位置选择：优先放置在 PCB 的 “独立边缘”（如长方形 PCB 的短边中央），避免被其他元件 / 金属遮挡（遮挡会导致信号反射，增益下降 1~2dBi）；

禁忌：不可放在 PCB 角落（易受板边效应影响，方向图畸变）、不可放在密集过孔区（过孔会吸收射频能量）；

净空区控制：

2.4GHz PCB 天线：净空区半径≥30mm（λ/4），净空区内无任何铜箔、过孔、元件（包括贴片电阻电容）；

5GHz PCB 天线：净空区≥20mm（λ/4≈15mm，留 5mm 余量），净空区边缘需做 “接地环”（宽度 1~2mm 的连续接地铜箔），减少边缘场辐射；

朝向优化：天线辐射方向需朝向 “无遮挡区域”（如设备外壳的开口处），若设备需多方向通信（如智能家居网关），可将天线沿 PCB 不同边缘放置（如两个天线分别放短边和长边）；

案例：某 2.4GHz 智能家居传感器，将倒 F 天线放在 PCB 长边中央（净空区 30mm），天线增益 1.2dBi；初期放在角落（净空区 15mm）时，增益仅 - 0.8dBi，通信距离从 50m 降至 20m。

2. 外接天线座（如 SMA、IPEX 座）

位置选择：需靠近 PCB 边缘，天线座的中心轴线与 PCB 边缘平行（偏差≤5°），避免轴线朝向 PCB 内部（导致信号被 PCB 吸收）；

间距要求：天线座与周围元件间距≥10mm（2.4GHz），与射频 PA 的间距≤30mm（减少传输线损耗，2.4GHz 每 10mm 损耗 0.2dB）；

接地处理：天线座的金属外壳需与射频地可靠连接（通过 3~4 个接地过孔，间距≤1mm），外壳下方不可有数字走线 / 元件，避免接地噪声耦合；

注意：外接天线座的安装孔需与外壳开孔对齐（偏差≤0.5mm），否则天线插头插入后会导致外壳遮挡，增益下降。

二、低噪声放大器（LNA）的放置策略：最小化噪声引入

LNA 是接收端的 “第一级放大器”，负责放大微弱射频信号（-100~-50dBm），对噪声极敏感，放置需围绕 “远离噪声源、缩短信号路径、优化接地” 展开：

1. 远离噪声源的 “隔离带” 设计

数字噪声隔离：LNA 与数字元件（MCU、USB 芯片、时钟晶振）的间距≥5mm（2.4GHz）、≥8mm（5GHz），若间距不足，需在两者间布置 “接地隔离墙”（宽度≥2mm，每隔 1mm 打 1 个接地过孔）；

重点规避：25MHz 以上的数字时钟线（如 SPI 时钟、MCU 系统时钟），需与 LNA 保持≥10mm 间距，且时钟线需做阻抗匹配（50Ω）与屏蔽（包地）；

电源噪声隔离：LNA 的电源引脚需单独供电（不可与数字电路共用电源），电源滤波元件（如 100nF 射频电容、1μH 电感）需紧贴 LNA 电源脚（间距≤2mm），滤除 1MHz 以上的开关噪声；

案例：某 5G NR 接收模块，LNA 与 25MHz 晶振间距 3mm 时，NF=3.5dB；增加接地隔离墙（宽度 2mm）后，NF 降至 2.1dB，满足接收灵敏度要求（-98dBm）。

2. 信号路径的 “短直” 原则

输入输出路径：LNA 的输入端（RF IN）需直接连接滤波器输出端，间距≤8mm（2.4GHz），传输线需为 50Ω 微带线（无分支、无直角转弯）；

禁忌：不可在 LNA 输入 / 输出路径上布置过孔（每个过孔增加 0.1dB 损耗），不可有其他走线平行（平行长度≤5mm，避免串扰）；

接地路径：LNA 的接地引脚（GND）需通过 “最短路径” 连接到射频地平面，接地过孔需在引脚旁 1mm 内（每增加 1mm，接地电感增加 0.5nH，噪声抑制能力下降）；

标准：LNA 的接地阻抗需≤0.05Ω（1GHz 场景），否则需增加接地过孔数量（2~3 个）。

三、功率放大器（PA）的放置策略：平衡功率与散热

PA 是发射端的 “功率输出级”，工作时会产生大量热量（如 2.4GHz PA，输出功率 20dBm 时，功耗约 1W），放置需解决 “散热、电源滤波、干扰辐射” 问题：

1. 散热优先的位置选择

区域选择：PA 需放置在 PCB 的 “散热优势区”—— 靠近 PCB 边缘（便于热量通过空气对流散发）、远离其他发热元件（如 DC-DC 转换器，间距≥15mm）；

禁忌：不可放在 PCB 中心（热量易累积，温度升高 10~15℃，PA 输出功率下降 5~10%）、不可放在密集元件区（阻碍散热）；

铜箔散热设计：PA 的散热焊盘（如 QFN 封装的底部焊盘）需连接 “大面积厚铜箔”（2oz，35μm），铜箔面积≥PA 封装面积的 3 倍（如 4mm×4mm PA，铜箔面积≥48mm²），且铜箔上需布置 4~6 个散热过孔（孔径 0.4mm），连接到内层接地平面；

案例：某 2.4GHz PA（输出 20dBm），初期放在 PCB 中心（铜箔面积 16mm²），温度达 85℃，输出功率 18.5dBm；优化至边缘（铜箔面积 48mm²+6 个散热过孔），温度降至 65℃，输出功率恢复至 20dBm。

2. 电源与干扰控制

电源滤波：PA 的电源引脚（如 Vcc）需并联 “高频 + 低频” 滤波电容 ——100pF 射频电容（抑制 1GHz 以上噪声）、10μF 钽电容（抑制 1MHz 以下噪声），电容与引脚间距≤1.5mm；

禁忌：不可共用数字电源（数字电源的纹波会导致 PA 输出杂散超标，如 2.4GHz PA 的杂散需≤-30dBm）；

干扰辐射隔离：PA 是强辐射源（输出功率 20dBm 时，辐射强度达 - 20dBμV/m），需与 LNA 保持≥20mm 间距（2.4GHz），且两者间需布置接地隔离带（宽度≥3mm），避免 PA 的辐射干扰 LNA 接收。

四、射频滤波器的放置策略：精准滤除杂波

射频滤波器（如 SAW、BAW 滤波器）负责滤除带外杂波（如 2.4GHz WiFi 滤波器需抑制 2.0~2.3GHz 与 2.5~2.8GHz 的信号），放置需确保 “信号路径短、隔离好、阻抗匹配”：

1. 靠近对应元件，缩短路径

接收端：SAW 滤波器需紧贴 LNA 的输入端（RF IN），间距≤5mm（2.4GHz），传输线长度≤8mm（每增加 5mm，插入损耗增加 0.1dB）；

发射端：滤波器需紧贴 PA 的输出端（RF OUT），间距≤5mm，避免 PA 输出的杂波在传输过程中耦合到其他电路；

禁忌：不可将滤波器放在 PA 与 LNA 之间（会导致发射杂波入侵接收端），不可远离对应放大器（路径过长导致信号衰减与杂波耦合）。

2. 隔离带与接地优化

带外杂波隔离：滤波器周围需布置 “接地环”（宽度 1~2mm，每隔 0.5mm 打 1 个接地过孔），接地环与滤波器间距≤1mm，减少带外杂波泄漏；

阻抗匹配：滤波器的输入 / 输出端需与传输线（50Ω）精准对齐，偏移量≤0.05mm（2.4GHz 场景），否则会导致阻抗反射（S11＞-18dB）；

案例：某 2.4GHz 滤波器与 LNA 间距 12mm，插入损耗 1.2dB，带外抑制 40dB；调整至间距 4mm + 接地环后，插入损耗降至 0.8dB，带外抑制提升至 45dB。

关键元件的放置策略是射频 PCB 性能的 “关键变量”—— 某无线模块因 PA 与 LNA 间距仅 10mm，导致 PA 的辐射干扰 LNA，NF 从 1.8dB 升至 3.2dB；按策略调整间距至 20mm + 接地隔离带后，NF 恢复至 1.9dB。可见，针对性的元件放置策略能直接解决核心性能问题。

来源：捷配工程师小捷