Технология PCB - высокочастотная плата: сравнение микрополосных линий с заземлёнными коллинеарными волноводами

When selecting этот optimal печатная плата высокочастотная платаmaterial for a certain circuit design, the высокочастотная платаdesigner usually needs to consider the performance changes, физический размер, and power level of the circuit. The choice of different transmission line technology will affect the final performance of the circuit design of the high-частотная плата, such as the use of microstrip line or grounded coplanar waveguide (GCPW). Большинство конструкторов знают очевидную разницу между высокочастотными микрополосами и высокочастотными микрополосами -частотная плата, but the coplanar waveguide in the grounded высокочастотная платаЭтот дизайн сильно отличается от традиционных линий микрополос.

The grounded coplanar waveguide can bring many benefits and conveniences to the design of the circuit designer of the high frequency microwave radio frequency board. при выборе другой схемы, it is very helpful to understand the influence of different PCB высокочастотная плата(microwave radio frequency board) materials on the microstrip line and grounded coplanar waveguide circuit. The different structures of the two circuits can be seen in the figure below.

видно, что структура этой микросхемы высокочастотная платаis that the signal conductor line is processed on the top of the dielectric layer, поверхность заземленного проводника находится на дне указанного диэлектрика. в структуре заземленных копланарных волноводов, in addition to the ground plane at the bottom of the dielectric layer, в верхней части диэлектрика добавлены два дополнительных соединительных пласта. сигнальный проводник расположен в этих двух соприкасающихся слоях и изолирован друг от друга. верхняя и нижняя пола пола соединяются через металлическую насадку через отверстие, чтобы обеспечить равномерное заземление. Кроме того, to ensure the consistency of circuit discontinuities such as joints, Многие из заземленных соприкосновения волноводов используют заземляющие шины для электрического соединения между двумя Заземляющими проводниками.

The difference between the two transmission line technologies is that in the grounded coplanar waveguide, малое расстояние между заземляющим проводником и проводником сигналов может обеспечить низкое сопротивление цепи, and the impedance of the circuit can be changed by adjusting the spacing. расстояние между заземляющим проводником и проводником сигналов увеличивается, the impedance will also increase. при увеличении расстояния между заземляющим верхним и сигнальным проводниками, the influence of the ground conductor on the circuit will be reduced. когда расстояние достаточно большое, the grounded coplanar waveguide circuit is similar to a microstrip circuit.

почему некоторые линии передачи превосходят другие технологии передачи? Obviously, в сравнении с заземленным копланарным волноводом, the microstrip line has a simple structure, более удобный для обработки и моделирования. The microstrip line and strip line of high частотная платаS является наиболее распространенным методом линии передачи в микроволновом диапазоне, but in the millimeter wave frequency band, потери в микрополосных и полосовых схемах увеличиваются. This reduces the efficiency of these two transmission line technologies in the frequency bands of 30 GHz and above. Однако, the grounded coplanar waveguide has a solid grounding structure and lower loss in the high frequency band. Это дает потенциальные преимущества и стабильные свойства для проектирования диапазона частот миллиметровых волн или даже 100 ггц и более.

эффективная диэлектрическая проницаемость материала высокочастотной схемы PCB определяет размер конструкции схемы, например, удельное сопротивление 50 ом. например, на основе высокочастотной пластины Роджерса RO4350B углеводородно - керамической схемы материал микроленточной линии передачи, ширина цепи Роджерса в условиях 50 ом характеристики импеданса будет основываться на переменной диэлектрической проницаемости материала 3,48. но для заземляющихся волноводов, использующих этот материал, эффективная диэлектрическая постоянная снижается. Поскольку электромагнитное поле будет более широко распространяться в воздухе над схемой, а не в диэлектрике высокочастотной платы PCB, эффективная диэлектрическая постоянная заземленного сопутствующего волновода будет снижаться по сравнению с микрополосой. разница между эффективной диэлектрической проницаемостью заземленных копланарных волноводов и микрополос также зависит от толщины диэлектрика заземленного сопутствующего волновода и от расстояния между линией сигнала и заземлением верхнего слоя.

какое воздействие оказывает материал на высокочастотную схему PCB, когда используется техника высокочастотной микрополосной или заземленной плоскостной линии передачи волновода? такие параметры материала, как константа диэлектрика (ДК) и постоянство диэлектрической проницаемости, будут влиять на электрические характеристики линии передачи. Поскольку электромагнитное поле может распространяться как внутри, так и за пределами материала с диэлектрической постоянной диэлектрической проницаемостью, его распространение в структуре цепи может варьироваться, что влияет на эффективную диэлектрическая константа материала цепи. для строения микросхем верхней и нижней частей заземления их электромагнитное поле в основном распределено между двумя металлическими плоскостями внутри диэлектрика и сосредоточено на краю проводника сигнала. Таким образом, эффективная диэлектрическая постоянная в микросхемах тесно связана с диэлектрической проницаемостью материала PCB. например, технологическое стандартное значение диэлектрической константы в направлении z (толщина) при 10GHz составляет 3,48, а отклонение диэлектрической проницаемости всего материала составляет ± 0,05.

высокочастотная плата PCBprocessing factors have less influence on microstrip circuit than on grounded coplanar waveguide circuit. например, перепад толщины медной пластины PCB мало влияет на характеристики микросхемы, but it will affect the performance of the grounded coplanar waveguide circuit. микрополосная схема, the thicker PCB copper layer thickness only slightly reduces the insertion loss and reduces the effective dielectric constant of the circuit. относительно заземленной плоскостной волноводной цепи, a thicker PCB copper layer thickness will increase the electromagnetic field between the top ground-signal line and the ground, это увеличивает электромагнитное распределение в воздухе над контуром волновода. The increase in the electromagnetic field distribution in the air leads to a significant decrease in the circuit loss of the grounded coplanar waveguide circuit using a thicker PCB copper layer thickness and the effective dielectric constant of the PCB.

можно заметить, что, хотя микрополосные линии имеют более высокие радиационные потери в диапазоне частот высокой частоты и миллиметровых волн, трудно добиться подавления режимов высшего порядка, микрополосная линия по - прежнему применяется к схемам с относительно узкой полосой СВЧ. And the microstrip circuit is relatively insensitive to PCB высокочастотная платаprocessing technology and copper layer thickness and thickness differences. напротив, grounded coplanar waveguides have relatively low radiation loss in the millimeter wave band and can achieve good high-order mode suppression, Это делает заземляющий копланарный волновод 30 ггц и выше. In addition, Относительно низкие требования к технологии обработки и отклонению от PCB для заземленных сопутствующих волноводных схем -частотная плата, Это позволяет применять заземляющие копланарные волноводы для крупномасштабного производства и применения в высокочастотных диапазонах.