在射頻通信設備中，與外殼直連的模組接地設計直接決定信號完整性、電磁干擾(EMI)抑制能力及整機穩(wěn)定性。射頻信號的高頻特性使其對 grounding 阻抗、接觸穩(wěn)定性及回路完整性極為敏感，接地不良易導致信噪比下降、傳輸距離縮短、EMC 測試不達標等問題。本文結合工程實踐，從接地原理、核心設計要點、工藝實現(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

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

接地阻抗是核心指標，100MHz-2GHz 頻段內需控制在≤10mΩ，阻抗超標會導致干擾電流無法有效消散。實驗數(shù)據(jù)顯示，阻抗從 10mΩ 升至 30mΩ 時，EMI 輻射值會從 -50dBμV/m 惡化至 -42dBμV/m，超出 FCC Class B 標準要求。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℃)與振動測試后，阻抗變化率≤15%，保障長期可靠運行。

二、關鍵設計要點與工藝實現(xiàn)

(一)接觸結構優(yōu)化設計

外殼與模組的接觸質量直接決定接地效能。工程中常用半孔+沉金組合結構，利用金的高導電率與低接觸電阻特性，實現(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，導致阻抗增加 50%;同時銅鍍層需經(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匹配，壓力設定為 120±10g 為宜：壓力<50g 會產(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致的阻抗升高問題。

(二)PCB 接地平面協(xié)同設計

PCB 接地平面是噪聲消散的關鍵載體，需與外殼接地結構形成協(xié)同。半孔周圍應預留 10mm×10mm 以上的完整接地平面，避免開槽或斷層導致干擾路徑中斷。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、電源地獨立劃分，通過單點匯接(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)。模組周圍應布置接地過孔環(huán)(Via Fence)，過孔間距 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)機械固定與屏蔽強化

機械固定可提升接觸穩(wěn)定性，外殼四角必須設置螺釘，隔腔交叉處及 SMA 連接器旁需補充固定點，防止插拔或振動導致接觸不良。螺釘間距應小于λ/20(依工作頻率調整)，確保全頻段接地可靠。PCB 與外殼接觸區(qū)域需開窗處理，去除阻焊層，底層接地銅皮直接與外殼接觸，增強導電連續(xù)性。

對于多腔屏蔽設計，各腔體內需對角布置螺釘，較大腔體可增加螺釘數(shù)量，同時在腔壁對應 PCB 位置設置兩排交錯接地過孔，形成過孔屏蔽墻，進一步阻斷腔間干擾耦合。

三、常見問題與優(yōu)化方案

接地不良常表現(xiàn)為 EMI 超標、信號靈敏度下降等癥狀，需針對性優(yōu)化。若出現(xiàn)阻抗偏高問題，可通過增厚沉金鍍層、調整接觸壓力或增大接觸面積實現(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，可強化分區(qū)接地設計，在射頻區(qū)與數(shù)字區(qū)間增設屏蔽墻及過孔陣列，同時在電源端配置 π 型濾波器(射頻扼流圈+高頻電容)，抑制電源噪聲傳導。

測試驗證是優(yōu)化的重要環(huán)節(jié)，采用網(wǎng)絡分析儀(100MHz-2GHz)測量接地阻抗，EMI 測試暗室檢測輻射衰減量，確保各指標達標。批量生產(chǎn)前需通過 1000 次溫度循環(huán)與振動測試，驗證長期穩(wěn)定性。

四、結語

與外殼直連的射頻模組接地處理，需兼顧電性能、機械結構與工藝可行性，核心在于構建低阻抗、高穩(wěn)定、全頻段一致的接地通路。通過優(yōu)化接觸結構參數(shù)、協(xié)同設計 PCB 接地平面、強化機械固定與屏蔽，可有效抑制 EMI 干擾，保障射頻信號質量。工程實踐中，需結合具體頻段與應用場景，通過仿真與實測迭代優(yōu)化，才能實現(xiàn)接地性能與整機可靠性的平衡，為射頻設備穩(wěn)定運行奠定基礎。