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RF PCB設計中(zhōng)的微帶傳輸綫(xiàn)

來源:CLTPHP     時間:2020/05/13

迄(qì)今為止(zhǐ),微帶仍然是射(shè)頻和(hé)微波設計(jì)中最常用(yòng)的(dí)傳(chuán)輸綫(xiàn)結(jié)構。但(dàn)是(shì),隨著數字(zì)和(hé)混(hùn)合技術(shù)設計(jì)的速(sù)度和(hé)密(mì)度不(bù)斷提(tí)高(gāo),情況(kuàng)越來(lái)越(yuè)少(shǎo)。

由於對於相同(tóng)的阻(zǔ)抗,微(wēi)帶(dài)綫通常比帶狀(zhuàng)綫更寬,並且由(yóu)於與微(wēi)帶綫相關的輻射增(zēng)加,因此它既需(xū)要(yào)更多的(dí)布綫(xiàn)空(kōng)間,也(yě)需(xū)要更大(dà)的距(jù)離附近(jìn)的走綫(xiàn)。在(zài)純(chún)RF或微波設(shè)計中(zhōng),這(zhè)通(tōng)常不是問題,但(dàn)是(shì)隨(suí)著對更小產(chǎn)品(pǐn)尺寸(cùn)的(dí)需求以(yǐ)及隨之而(ér)來(lái)的組件(jiàn)密度(dù)的(dí)增加(jiā),它(tā)成為一(yī)種(zhǒng)不那(nà)麼容易(yì)獲(huò)得(dé)的選擇(zé)。

結構體(tǐ)

微(wēi)帶(dài)傳輸(shū)綫(xiàn)由寬(kuān)度(dù)為(wéi)W,厚(hòu)度(dù)為t的(dí)導(dǎo)體(通常為(wéi)銅)構成(chéng),該導體在比傳(chuán)輸綫(xiàn)本(běn)身寬的接地(dì)平麵(miàn)上(shàng)布綫,並被厚(hòu)度為H的(dí)電介(jiè)質(zhì)隔(gé)開。(請參見下麵(miàn)的圖1)。最(zuì)佳(jiā)實(shí)踐是(shì)確保地麵參考平麵在(zài)表麵(miàn)微帶(dài)走(zǒu)綫的(dí)兩側至(zhì)少延伸(shēn)3H。

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優點

· 從歷史(shǐ)上看(kàn),微帶綫(xiàn)的(dí)主(zhǔ)要(yào)優勢可能(néng)是(shì)僅使(shǐ)用(yòng)兩層板,而所有組(zǔ)件都安(ān)裝(zhuāng)在一側的(dí)能力。這(zhè)簡(jiǎn)化了(liǎo)製造和(hé)組裝過程(chéng),是成本最低(dī)的RF電路板解決方(fāng)案。由於所有連(lián)接和(hé)組(zǔ)件都在同(tóng)一(yī)表麵(miàn)上(shàng),因此在(zài)進行(háng)連接時(shí)無需(xū)使(shǐ)用過孔。除了(liǎo)成(chéng)本因(yīn)素之(zhī)外,這也(yě)是(shì)理(lǐ)想(xiǎng)的,因為(wéi)使用通(tōng)孔不(bù)會增(zēng)加電(diàn)容或(huò)電感。

· 由(yóu)於(yú)對(duì)於相同的阻(zǔ)抗,微帶走(zǒu)綫(xiàn)通(tōng)常會(huì)比(bǐ)帶(dài)狀綫(xiàn)走(zǒu)綫寬,因此(cǐ),由於製(zhì)造中的蝕刻容(róng)限是絕(jué)對值(zhí),因(yīn)此更(gēng)容易(yì)對走(zǒu)綫(xiàn)的特(tè)征阻抗進行(háng)更嚴格的控(kòng)製。因(yīn)此,如果(guǒ)您(nín)的(dí)走綫(xiàn)寬(kuān)度為(wéi)20密耳(ěr),並且蝕刻(kè)過度,寬度減(jiǎn)小(xiǎo)了1密耳,那(nà)麼(mó)與(yǔ)過度蝕刻5百(bǎi)萬條帶(dài)狀綫並減(jiǎn)小到4密(mì)耳(ěr)寬度相比,這(zhè)是一個很小的百分比變化。例如(rú),在FR408材(cái)料中,比地麵(miàn)高20mils,高11.5mils的(dí)微(wēi)帶走綫,介電常數(shù)為3.8,將(jiāng)產(chǎn)生(shēng)大(dà)約(yuē)50.8 ohms。如果將此(cǐ)跡綫(xiàn)減小到(dào)19mils,則(zé)特性阻抗(kàng)將(jiāng)約為52.6歐(ōu)姆,特(tè)性阻抗增加3.6%。而(ér)在同一材(cái)料中(zhōng)具有上(shàng)下(xià)6mil接地的(dí)5mil帶(dài)狀綫將(jiāng)產(chǎn)生大(dà)約(yuē)50.35歐(ōu)姆,但(dàn)是(shì)​​當(dāng)減小1mil至4mil時,特(tè)性(xìng)阻抗將約為56.1 ohm,增加11.5%。在完(wán)成某些設計時,沒有(yǒu)指(zhǐ)定最終走綫(xiàn)的特(tè)征阻抗(kàng),而(ér)是(shì)指定(dìng)了最終(zhōng)寬度。在相同(tóng)的(dí)過(guò)蝕刻方(fāng)案中(zhōng),減少100萬(wàn)密(mì)耳的500萬跡綫將使最(zuì)終(zhōng)走綫寬度(dù)減(jiǎn)少20%,而減少100萬密(mì)耳的(dí)20密(mì)耳(ěr)的(dí)跡綫(xiàn)將減(jiǎn)少(shǎo)寬度(dù)5%。

缺點

· 由於(yú)微(wēi)帶(dài)傳輸綫通常(cháng)很寬,並(bìng)且布(bù)設(shè)在電路(lù)板的表(biǎo)麵,因此這(zhè)意味著(zhuó)可用於組件(jiàn)放(fàng)置的(dí)表麵積將減(jiǎn)少。這使(shǐ)得微(wēi)帶(dài)對(duì)於(yú)空(kōng)間(jiān)幾(jī)乎(hū)總是非(fēi)常(cháng)寶貴(guì)的(dí)高密(mì)度(dù)混合技術(shù)設計沒(méi)有多(duō)大用處。

· 微帶傳輸綫將比其他傳輸綫類(lèi)型輻射(shè)更多,這(zhè)將是產品整(zhěng)體(tǐ)輻(fú)射EMI的主要貢獻者。

· 再(zài)次,由於(yú)來自(zì)微帶的輻射增加,因此串(chuàn)擾(rǎo)成(chéng)為一(yī)個(gè)問題(tí),因此需要(yào)提供(gōng)與(yǔ)其他電(diàn)路元(yuán)件的(dí)間距增(zēng)加,從而(ér)導致(zhì)可用的布綫(xiàn)密(mì)度降(jiàng)低(dī)。

· 微帶(dài)設計(jì)通(tōng)常(cháng)需要(yào)外(wài)部(bù)屏蔽(bì),這會(huì)增加成本和(hé)復(fù)雜(zá)度。實際(jì)上(shàng),這(zhè)已(yǐ)成為(wéi)便(biàn)攜式設備(bèi)(如手(shǒu)機)設(shè)計中(zhōng)最重要(yào)的問題之(zhī)一。許(xǔ)多產品的驅(qū)動(dòng)力越來(lái)越小,因此越來越(yuè)薄。這意味著(zhuó)屏(píng)蔽層(céng)將(jiāng)更靠(kào)近電(diàn)路板(bǎn)表麵(miàn),這將增加(jiā)傳輸綫每(měi)單位長(cháng)度的電容(róng),從而(ér)改(gǎi)變其(qí)阻抗(kàng)。選擇使用微帶(dài)傳輸綫(xiàn)和推導(dǎo)阻抗模型時,請謹慎考慮。如果(guǒ)走綫需要穿過外部(bù)屏蔽(bì)壁(bì),則可能需要將(jiāng)傳(chuán)輸綫(xiàn)寬度修改一小段距(jù)離,通(tōng)常(cháng)是(shì)通過一(yī)個(gè)“隧道”,該隧道(dào)通常(cháng)比屏(píng)蔽(bì)罩(zhào)的(dí)頂(dǐng)部更靠(kào)近板(bǎn)表(biǎo)麵。

· 微帶(dài)特征阻抗將受到阻焊劑或其(qí)他表麵塗(tú)層(céng)的(dí)影響(xiǎng)。從一個製造商(shāng)到(dào)另一個(gè)製造(zào)商,甚(shèn)至從同一(yī)供應商的(dí)一個板到另一(yī)個板,這些(xiē)塗層(céng)的(dí)應用(yòng)都可能(néng)非常不一致(zhì),因此(cǐ),這些塗(tú)層對表麵微(wēi)帶走(zǒu)綫(xiàn)阻(zǔ)抗(kàng)的影(yǐng)響非常(cháng)未(wèi)知(zhī)。

· 小(xiǎo)銘(míng)打樣SMT貼(tiē)片加(jiā)工廠:微帶傳輸(shū)綫是(shì)分(fēn)散的,隨著(zhuó)頻(pín)率增加,會導(dǎo)致信(xìn)號(hào)失真(zhēn)。

 

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