在选择使用微带线或接地共面波导传输线技术时,PCB材料在其中扮演怎样的角色呢?介电常数(Dk)和介电常数一致性等材料参数会影响传输线的电气性能。因电磁场在介电常数Dk的材料内部和外部都可以传播,其在电路结构中的传播方式不同从而影响电路材料的有效介电常数。对于顶层传输线和底层接地面的微带线电路结构,它的电磁场主要分布在两金属平面之间的介电材料内部,且集中分布在信号导体边缘。因此微带线电路的有效介电常数和PCB材料的介电常数值是密切相关的,如罗杰斯公司的RO4350B碳氢化合物陶瓷 PCB材料, 10GHz时其z(厚度)方向的介电常数工艺标准值为3.48,整个材料上的介电常数偏差保持在±0.05。

PCB材料的有效介电常数将决定的电路结构的尺寸,如50欧姆特征阻抗。例如,基于RO4350B碳氢化合物陶瓷电路材料的微带传输线,50欧姆特征阻抗条件下的电路宽度将基于该材料的介电常数值3.48。但对于使用该材料的接地共面波导,其有效介电常数会降低。因为电磁场将更多地分布于电路上方的空气中而不是PCB介电材料中,相比于微带线,接地共面波导的有效介电常数将减小。接地共面波导和微带线有效介电常数的差异还依赖于接地共面波导介质厚度和顶层地信号线-地之间的间距。

PCB加工因素对微带线电路造成的影响小于对接地共面波导电路造成的影响。例如,PCB镀铜厚度差异对微带线电路性能的影响很小,但会影响接地共面波导电路的性能。对于微带线电路,较厚的PCB铜层厚度仅略微减小插入损耗和降低电路的有效介电常数。而对于接地共面波导电路,较厚的PCB铜层厚度将导致顶层地—信号线—地间电磁场的增加,这使得接地共面波导电路上方空气中的电磁场分布增加。空气中电磁场分布的增加导致使用较厚的PCB铜层厚度的接地共面波导电路的电路损耗和PCB的有效介电常数均明显降低。

可以发现:尽管微带线在高频频段及毫米波频段有高的辐射损耗且难以实现高阶模抑制,微带线仍可适用于微波频段带宽相对较窄的电路。且微带线电路对PCB加工工艺和铜层厚度及厚度差异较不敏感。与此不同,接地共面波导在毫米波频段具有相对较低辐射损耗且能实现良好的高阶模抑制,这使得接地共面波导成为适用于30GHz及以上频段的候选传输线技术。此外,接地共面波导电路对PCB加工工艺和偏差要求相对不十分苛刻,这使得接地共面波导适合于高频频段的量产与应用。

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