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RF PCB設(shè)計中的微帶傳輸線

來源:CLTPHP     時間:2020/05/13

迄今為止,微帶仍然是射頻和微波設(shè)計中最常用的傳輸線結(jié)構(gòu)。但是,隨著數(shù)字和混合技術(shù)設(shè)計的速度和密度不斷提高,情況越來越少。

由于對于相同的阻抗,微帶線通常比帶狀線更寬,并且由于與微帶線相關(guān)的輻射增加,因此它既需要更多的布線空間,也需要更大的距離附近的走線。在純RF或微波設(shè)計中,這通常不是問題,但是隨著對更小產(chǎn)品尺寸的需求以及隨之而來的組件密度的增加,它成為一種不那么容易獲得的選擇。

結(jié)構(gòu)體

微帶傳輸線由寬度為W,厚度為t的導(dǎo)體(通常為銅)構(gòu)成,該導(dǎo)體在比傳輸線本身寬的接地平面上布線,并被厚度為H的電介質(zhì)隔開。(請參見下面的圖1)。最佳實踐是確保地面參考平面在表面微帶走線的兩側(cè)至少延伸3H。

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優(yōu)點

· 從歷史上看,微帶線的主要優(yōu)勢可能是僅使用兩層板,而所有組件都安裝在一側(cè)的能力。這簡化了制造和組裝過程,是成本最低的RF電路板解決方案。由于所有連接和組件都在同一表面上,因此在進行連接時無需使用過孔。除了成本因素之外,這也是理想的,因為使用通孔不會增加電容或電感。

· 由于對于相同的阻抗,微帶走線通常會比帶狀線走線寬,因此,由于制造中的蝕刻容限是絕對值,因此更容易對走線的特征阻抗進行更嚴(yán)格的控制。因此,如果您的走線寬度為20密耳,并且蝕刻過度,寬度減小了1密耳,那么與過度蝕刻5百萬條帶狀線并減小到4密耳寬度相比,這是一個很小的百分比變化。例如,在FR408材料中,比地面高20mils,高11.5mils的微帶走線,介電常數(shù)為3.8,將產(chǎn)生大約50.8 ohms。如果將此跡線減小到19mils,則特性阻抗將約為52.6歐姆,特性阻抗增加3.6%。而在同一材料中具有上下6mil接地的5mil帶狀線將產(chǎn)生大約50.35歐姆,但是??當(dāng)減小1mil至4mil時,特性阻抗將約為56.1 ohm,增加11.5%。在完成某些設(shè)計時,沒有指定最終走線的特征阻抗,而是指定了最終寬度。在相同的過蝕刻方案中,減少100萬密耳的500萬跡線將使最終走線寬度減少20%,而減少100萬密耳的20密耳的跡線將減少寬度5%。

缺點

· 由于微帶傳輸線通常很寬,并且布設(shè)在電路板的表面,因此這意味著可用于組件放置的表面積將減少。這使得微帶對于空間幾乎總是非常寶貴的高密度混合技術(shù)設(shè)計沒有多大用處。

· 微帶傳輸線將比其他傳輸線類型輻射更多,這將是產(chǎn)品整體輻射EMI的主要貢獻(xiàn)者。

· 再次,由于來自微帶的輻射增加,因此串?dāng)_成為一個問題,因此需要提供與其他電路元件的間距增加,從而導(dǎo)致可用的布線密度降低。

· 微帶設(shè)計通常需要外部屏蔽,這會增加成本和復(fù)雜度。實際上,這已成為便攜式設(shè)備(如手機)設(shè)計中最重要的問題之一。許多產(chǎn)品的驅(qū)動力越來越小,因此越來越薄。這意味著屏蔽層將更靠近電路板表面,這將增加傳輸線每單位長度的電容,從而改變其阻抗。選擇使用微帶傳輸線和推導(dǎo)阻抗模型時,請謹(jǐn)慎考慮。如果走線需要穿過外部屏蔽壁,則可能需要將傳輸線寬度修改一小段距離,通常是通過一個“隧道”,該隧道通常比屏蔽罩的頂部更靠近板表面。

· 微帶特征阻抗將受到阻焊劑或其他表面涂層的影響。從一個制造商到另一個制造商,甚至從同一供應(yīng)商的一個板到另一個板,這些涂層的應(yīng)用都可能非常不一致,因此,這些涂層對表面微帶走線阻抗的影響非常未知。

· 小銘打樣SMT貼片加工廠微帶傳輸線是分散的,隨著頻率增加,會導(dǎo)致信號失真。

 

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