微波电路及其pcb设计
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微波印制电路板制造工艺及其电阻集成随着电子技术的不断发展,电子产品的功能和性能要求不断提高,而微波印制电路板(Microwave Printed Circuit Board,简称MPCB)作为高频电子器件中的重要组成部分,也越来越受到广泛关注。
MPCB 具有高频传输性能优异、尺寸小、重量轻、可靠性高等优点,被广泛应用于通信、雷达、卫星导航、医疗等领域。
本文将介绍MPCB的制造工艺及其电阻集成技术。
一、MPCB的制造工艺MPCB的制造工艺与普通印制电路板(Printed Circuit Board,简称PCB)有所不同。
MPCB的制造工艺主要包括以下几个步骤:1. 材料准备MPCB的常用材料有基板、覆铜箔、介质层、金属化层等。
其中,基板材料一般选择基于玻璃纤维增强环氧树脂的板材,其介电常数在2.5-4.5之间,具有较好的介电性能和机械性能。
覆铜箔一般选择纯铜箔或铜合金箔,其厚度在9-35μm之间。
介质层一般选择聚四氟乙烯(PTFE)或聚酰亚胺(PI),其介电常数在2.2-3.5之间,具有优异的高频性能和耐高温性能。
金属化层一般选择金属铜、镀镍、镀金等,以提高导电性能和耐腐蚀性能。
2. 制造基板制造基板的过程主要包括切割、打孔、铜化、镀金等步骤。
首先,将基板按照所需尺寸进行切割,并在需要的位置打孔。
然后,在基板表面覆盖一层薄膜,通过化学反应将其转化为铜化层,形成导电通路。
最后,在铜化层上进行镀金处理,以提高导电性能和耐腐蚀性能。
3. 制造介质层制造介质层的过程主要包括涂覆、压合、固化等步骤。
首先,将介质层材料涂覆在基板表面,并通过压合将其与基板紧密结合。
然后,在高温高压的环境下进行固化处理,使介质层材料形成稳定的结构和优异的高频性能。
4. 制造金属化层制造金属化层的过程主要包括化学蚀刻、电镀、蚀刻等步骤。
首先,在介质层表面涂覆一层覆铜箔,并通过化学蚀刻将其剥离出所需的电路形状。
然后,在其表面进行电镀处理,以提高导电性能和耐腐蚀性能。
微波电路及其PCB技术设计知识微波电路及其PCB技术设计知识随着科技的不断发展,微波技术在通信、雷达、航空航天等领域中逐渐得到广泛应用。
微波电路是微波技术的核心,而微波电路的设计和制作依靠着PCB技术。
本文将从微波电路的基本概念和PCB技术的基本流程入手,介绍微波电路及其PCB 技术的设计知识。
一、微波电路的基本概念微波电路是指在微波频段(1~300GHz)内工作的电路,通常包括射频电路、微波电路和毫米波电路。
微波电路与一般的低频电路相比,有着不同的特点和要求。
微波电路的特点主要有以下几个方面:1.工作频率高,信号波长短。
微波波长在厘米至毫米级别,与低频电路相比要短得多。
因此在微波电路的设计中,需要特别注意电路的尺寸和传输线的特性阻抗等参数。
2.信号传输损耗大。
由于传输线的损耗、元器件的损耗、导体的损耗等原因,微波电路的传输损耗要比低频电路大得多。
因此,在设计微波电路时需要充分考虑信号传输损耗和信噪比问题。
3.信号噪声低。
微波电路的信噪比要求高,因为在微波频段内,信号与噪声的比例要比低频电路低得多。
因此,在设计微波电路时需要考虑降低噪声的影响,提高信号的质量和可靠性。
4.稳定性要求高。
微波电路的稳定性要求比低频电路高,因为微波电路中的元器件往往是高精度、高质量的,其参数变化容易引起整个电路的性能变化甚至发生故障。
二、PCB技术的基本流程PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)技术是目前电子制造领域中使用最广泛的电路板制造技术之一。
在微波电路的制造过程中,PCB技术也占据着至关重要的地位。
下面简要介绍PCB技术的基本流程,以便更好地理解微波电路和PCB技术的设计。
1.设计。
首先需要进行PCB设计,即绘制电路原理图、布局图和走线图。
PCB设计软件有Altium Designer、Cadence Allegro等。
2.制板。
根据设计好的电路图纸,将其转化为PCB板图,然后使用制板机进行制板。
射频微波pcb射频微波PCB(印制电路板)在现代无线通信、雷达系统、卫星通信以及其他高频应用中扮演着至关重要的角色。
这些特殊的电路板被设计用于处理射频(RF)和微波信号,这些信号通常具有高频率和复杂的传输特性。
本文将深入探讨射频微波PCB 的设计原则、关键特性、材料选择、制造工艺以及其在各种应用中的重要性。
一、射频微波PCB设计原则设计射频微波PCB时,需要遵循一系列原则以确保信号完整性、最小化传输损耗、降低电磁干扰(EMI)和优化系统性能。
1. 布局与布线:合理的布局和布线是确保高频信号传输质量的基础。
信号线应尽可能短且直接,以减少传输损耗和信号延迟。
同时,应避免锐角和直角转弯,以减少反射和辐射。
2. 地层与电源层设计:地层和电源层的设计对于控制阻抗、减少噪声和提供稳定的参考平面至关重要。
地层通常用作回流路径,需要足够大以提供低阻抗的回流路径。
3. 阻抗匹配:在高频电路中,阻抗匹配是减少信号反射和最大功率传输的关键。
设计时需要精确控制传输线的特性阻抗,通常通过调整线宽、线间距和介质厚度来实现。
4. 串扰与隔离:高频信号容易产生串扰,即信号线之间的不期望耦合。
通过增加线间距、使用屏蔽结构或差分信号传输等技术可以有效减少串扰。
5. 散热设计:高频电路中的元件可能会产生大量热量,因此散热设计是确保电路可靠性和性能稳定的重要因素。
二、射频微波PCB的关键特性射频微波PCB具有一些独特的特性,这些特性对于高频应用至关重要。
1. 高频介电常数(Dk):介电常数是描述材料在电场中极化能力的物理量。
在高频下,材料的介电常数会发生变化,影响传输线的特性阻抗和信号传播速度。
2. 损耗角正切(Df):损耗角正切描述了材料在交变电场中的能量损耗。
低损耗角正切的材料可以减少信号传输过程中的能量损失。
3. 热稳定性:高频电路在工作时会产生热量,因此要求PCB材料具有良好的热稳定性,以保持电路性能的稳定。
4. 尺寸稳定性:尺寸稳定性指的是材料在温度变化或机械应力作用下保持其尺寸不变的能力。
微波电路基本原理与设计方法微波电路是指工作频率在1 GHz至300 GHz范围内的电路。
由于微波信号的特殊性质,微波电路的设计与普通射频电路有较大的区别。
本文将介绍微波电路的基本原理和设计方法。
一、微波电路的基本原理微波电路的基本原理包括微波信号传输特性、微波谐振现象以及微波传输线特性等。
1. 微波信号传输特性微波信号在传输过程中会产生传播损耗、反射损耗和衰减损耗等。
了解微波信号传输特性对于微波电路的设计至关重要。
2. 微波谐振现象微波电路中常常使用谐振器来实现对特定频率微波信号的选择性放大或滤波。
因此,了解微波谐振现象对于微波电路的设计和优化至关重要。
3. 微波传输线特性微波传输线是微波电路中的重要组成部分,其特性包括传输线的阻抗特性、传播常数特性等。
了解微波传输线特性可以帮助我们设计出更加优秀的微波电路。
二、微波电路的设计方法微波电路的设计方法通常包括仿真分析、参数优化和实验验证等步骤。
1. 仿真分析仿真分析是微波电路设计的重要环节之一。
通过使用专业的微波电路仿真软件,可以对设计方案进行仿真分析,从而评估其性能和可行性。
常用的微波电路仿真软件包括ADS、CST等。
2. 参数优化通过对仿真得到的电路参数进行优化,可以得到更佳的性能。
参数优化方法有很多种,可以使用遗传算法、粒子群算法等进行优化。
3. 实验验证在完成仿真分析和参数优化后,需要进行实验验证。
通过在实际硬件中实现设计方案,并利用专业的测量仪器对其进行测试,从而验证设计方案的性能和可行性。
总结:微波电路的基本原理和设计方法是微波电路领域的重要内容。
了解微波电路的基本原理,可以更好地进行微波电路的设计和优化。
同时,合理运用仿真分析、参数优化和实验验证等方法,可以设计出性能优秀的微波电路。
在今后的微波电路设计中,我们应该继续深入学习和探索微波电路的基础知识,不断提高自己的微波电路设计能力。
微波电路(MIC)板可制造性设计( DFM)陈正浩 中国电子科技集团公司第十研究所摘 要: 微波电路是电子设备有效载荷的重要组成部分, MIC 的性能、 设计规则和工艺有着不同于常规 PCB的要求;本文分析了 MIC 安装设计工艺、结构的设计和 RF 印制电路板元器件间距设计要求,重点通孔插 装元器件在微波基板上的安装焊接设计。
关键词:微波电路 可制造性 布局 布线 安装 要求一.概述 微波电路(Microwave integrated circuit,MIC)是电子设备有效载荷的重要组成部分, 承担者对高频信号的传输、放大、滤波、耦合和隔离等作用。
随着应用频段的提高,微波电 路在电子设备中所占的比例越来越大,重要性也日益显著。
MIC 的制作为混合集成形式,采用薄膜微带工艺制作出薄膜无源基板电路后,先用基 板电路焊接在热沉上, 再用焊接方式将元器件等焊接在薄膜基板电路上, 最后将整体电路固 定在机壳上。
按照国际无线电频谱波段划分:射频/微波频段为甚高频 30MHz~300MHz,米波;特高 频(UHF)300MHz~3GHz,分米波;超高频(SHF)3GHz~30GHz,厘米波;极高频(EHF) 30GHz~300GHz,毫米波。
在实际应用中,航天领域通常使用 L、S、C、X、Ku、K 和 Ka 厘米波波段,正向毫米 波波段发展;航空通信则使用米波或分米波波段。
L 波段:1~2GHz;S 波段:2~4GHz;C 波段:4~8GHz;X 波段:8~12.4GHz Ku 波段:12.4~18GHz;K 波段:18~26.5GHz;Ka 波段:26.5~40GHz。
这里所谈的 MIC 通常指导电边界包围的分布参数电路的工作频率范围在 400MHz~30GHz 的电路模块,而不是常规的集总参数电路元器件的工作频率范围【12】。
随着通信技术的发展,无线射频电路技术运用越来越广,如:无线寻呼机、手机、无线 PDA 等,其中射频电路的性能指标直接影响整个产品的质量。
微波印制电路板制造工艺及其电阻集成微波印制电路板(Microwave Printed Circuit Board,简称MPCB)是一种专门用于高频、微波领域的印制电路板,它具有较低的损耗、高的抗干扰性和稳定性。
微波印制电路板制造工艺及其电阻集成是指在MPCB中加工制造电阻元件并集成到电路板中的过程。
微波印制电路板制造工艺主要包括以下几个步骤:1. 材料选择:MPCB的基板材料通常选择具有较低介电常数和损耗因子的材料,如高频玻璃纤维增强聚酰亚胺(FR-4)或聚四氟乙烯(PTFE)等。
这些材料具有稳定的介电性能和良好的抗高温性能,适合于高频应用。
2. 设计电路图:根据设计需求,使用电路设计软件绘制电路图,并进行电磁仿真分析,以确保电路在工作频段内具有合适的特性阻抗和传输性能。
3. 印制电路板制作:通过光刻、蚀刻、电镀等工艺,将电路图上的导线、孔洞等结构形成在基板上。
光刻工艺使用光阻涂覆在基板上,经过曝光和显影,形成所需的线路和孔洞图案。
蚀刻工艺使用化学物质将不需要的金属层腐蚀掉,以得到所需的线路和孔洞。
电镀工艺通过电化学反应,在已蚀刻的线路和孔洞上沉积金属层,以增加导电性。
4. 电阻集成:利用电子束蒸发、溅射等工艺,将电阻材料沉积在已形成的线路上,并利用光刻工艺将电阻器的形状图案化。
电阻材料一般选择具有合适电阻率和温度系数的金属合金或碳膜。
5. 焊接组装:将组装好的MPCB与其他电子元器件进行焊接组装,形成完整的微波电路系统。
焊接方法可以选择手工焊接或自动焊接,根据具体需求选择合适的焊接工艺。
微波印制电路板的电阻集成主要采用以下几种形式:1. 表面贴装电阻:通过在MPCB表面使用贴片电阻器,将电阻元件直接贴装在电路板上,实现电阻集成。
这种形式的电阻集成简单、方便,适用于一般的电阻需求。
2. 内层线路电阻:采用层间重叠、层间导电等技术,在MPCB的内层线路中蚀刻出所需的电阻器形状,并与线路结合在一起。
微波电路及其PCB设计微波电路是一种高频电路,被广泛应用于通讯、雷达、电子对抗等领域。
微波电路的设计是微波工程的核心之一,其中PCB设计是非常关键的一环。
本文将重点介绍微波电路的特点及其PCB设计方法。
一、微波电路的特点微波电路的特点是高频信号传输距离短,传输衰减大,和对电路参数的精度要求高。
(1)传输距离短微波信号的传输距离通常不超过几百米甚至几十米。
这是由于微波信号的传输衰减非常大,具体的传输距离和频率有关。
频率越高传输衰减越大,所以微波信号的传输距离非常短。
(2)传输衰减大微波信号在传输过程中会发生大量的衰减,这是由于微波信号的传播是以电磁波的方式进行的,而电磁波在传播过程中会发生衰减。
同时,微波信号的传输也会受到天气、地形、建筑等因素的影响,从而导致传输衰减更大。
(3)对电路参数的精度要求高由于微波信号的频率非常高,在数GHz到数十GHz之间,所以微波电路对电路参数的精度要求非常高。
例如微波电路中常用的贴片电容,通常需要拥有较高的Q值,以保证电路稳定性和信号质量。
二、微波电路的PCB设计方法(1)匹配电路的设计匹配电路是微波电路设计中非常重要的一环。
在微波信号传输中,由于传输线路的阻抗不匹配或损耗,有可能导致信号反射或信号衰减。
因此,在微波电路中必须进行匹配设计,以保证信号的正常传输。
匹配电路的实现通常可以使用基于微带线的匹配电路或衬底模式的匹配电路。
(2)特殊材料的选择由于微波频段的特殊性,在微波电路中通常需要使用特殊的材料来保证电路的品质和性能。
常用的微波电路材料有:RO4000、RT/duroid、Teflon、Ceramic等。
这些材料在微波电路设计中具有优异的机械性能、阻抗控制、介电损耗等方面的优势,可以在一定程度上提高电路性能。
(3)地面平面的设计地面平面是微波电路中一个非常重要的元件。
它对微波信号的传输和阻抗匹配都有非常重要的影响。
在微波电路PCB设计中,地面平面通常需要考虑到以下因素:1.地面平面的尺寸和形状,需要保证电路阻抗和信号质量的要求。
毫米波电路中的几个关键问题:设计传输线、选择PCB 板、性能优化在高频电路设计中,可以采用多种不同的传输线技术来进行信号的传输,如常见的同轴线、微带线、带状线和波导等。
而对于PCB平面电路,微带线、带状线、共面波导(CPW),及介质集成波导(SIW)等是常用的传输线技术。
但由于这几种PCB平面传输线的结构不同,导致其在信号传输时的场分布也各不相同,从而在PCB材料选择、设计和应用,特别是毫米波电路时表现出不同的电路性能。
本文将以毫米波下通用的PCB平面传输线技术展开,讨论电路材料、设计等对毫米波电路性能的影响,以及如何优化。
1. 引言几年前,毫米波电路还仅仅用于航天、卫星通信、通信回传等特殊专有的领域。
然而,随着无线通信技术的飞速发展,对更高的数据传输速率、更小的传输延迟、更宽的带宽等需求促使毫米波频段逐渐被用在移动通信覆盖例如,802.11ad WiGig,5G 等领域;随着主动安全驾驶和未来无人驾驶技术的发展,汽车对测距测速的要求越来越高,毫米波也被使用在如77GHz的汽车雷达领域。
但是,对于设计工程师来说,毫米波电路的设计与低频段射频电路设计存在着显著的不同。
毫米波频段下不同传输线技术的色散辐射或高次模、阻抗匹配、信号的馈入技术等都将直接影响电路最终的性能。
2. 常用传输线技术如图1中场力线分布,微带线与GCPW的信号传播方向上并不存在场分量。
但由于这两种传输线的电、磁场并不完全分分布于电介质中,有少部分场力线位于空气中;导致信号在电介质中与空气中传输的TEM波的相速不同,其分界面并不能完全实现相位匹配。
因此这两种传输线模式是准TEM波模式。
而带状线的场力线上下对称分布于中间层介质中,因此带状线的传输模式是TEM波模式。
图1 微带线,接地共面波导及带状线结构与场分布SIW (Substrate integrated waveguide) 是近年来讨论较多,介于微带与介质填充波导之间的一种新型传输线。
微波电路及其PCB设计一.关于CAD辅助设计软件与网络分析仪对于高频电路设计,当前已经有了很好的CAD类软件,其强大的功能足以克服人们在设计经验方面的不足及繁琐的参数检索与计算,再配合功能强大的网络分析仪,按理应该是稍具经验者便能完成质量较好的射频部件。
但是,实际中却不是这回事。
CAD设计软件依靠的是强大的库函数,包含了世界上绝大部分无线电器件生产商提供的元器件参数与基本性能指标。
不少射频工程师错误地认为:只要利用该工具软件进行设计,就不会有多大问题。
但实际结果却总是与愿望相反,原因是他们在错误认识下放弃高频电路设计基本概念的灵活应用及基本设计原则的应用经验积累,结果在软件工具的应用中常犯下基本应用错误。
射频电路设计CAD软件属于透明可视化软件,利用其各类高频基本组态模型库来完成对实际电路工作状态的模拟。
至此,我们已经可以明白其中的关键环节棗高频基本组态模型有两类,一类属于集中参数形态之元器件模型,另一类属于常规设计中的局部功能模型。
于是存在如下方面问题:(1)元器件模型与CAD软件长期互动发展,日趋完善,实际中可以基本相信模型的*真度。
但元器件模型所考虑的应用环境(尤其是元器件应用的电环境)均为典型值。
多数情况下,必须利用经验确定系列应用参数,否则其实际结果有时甚至比不借助CAD软件的设计结果相差更远。
(2)CAD软件中建立的常规高频基本组态模型,通常限于目前应用条件下可预知的方面,而且只能局限于基本功能模型(否则产品研发无须用人,仅靠CAD一手包办而诞生各类产品)。
(3)特别值得注意的是:典型功能模型的建立,是以典型方式应用元器件并以典型完善的工艺方式构造(包括PCB构造)下完成的,其性能也达到“典型”的较高水平。
但在实际中,就是完全模仿,也与模型状态相差甚远。
原因是:尽管选用的元器件及其参数一致,但它们的组合电环境却无法一致。
在低频电路或数字电路中,这种相差毫厘的情况妨碍不大,但在射频电路中,往往发生致命的错误。
(4)在利用CAD软件进行设计中,软件的容错设计并不理睬是否发生与实际情况相违背的错误参数设置,于是,按照其软件运行路径给出一理想的结果,实际中却是问题百出的结果。
可以知道其关键错误环节在于没有利用射频电路设计的基本原则去正确应用CAD软件。
(5)CAD软件仅仅属于设计辅助工具,利用其具备的实时模拟功能、强大的元器件模型库及其函数生成功能、典型应用模型库等等方面来简化人们的繁琐设计与计算工作,到目前为为止,尚远远无法在具体设计方面代替人工智能。
CAD软件在射频PCB辅助设计中所体现的强大功能是该软件大受欢迎的一个重要方面。
但实际中,许多射频工程师会经常“遭其暗算”。
导致原因仍然是其对参数设置的容错特性。
往往利用其仿真功能得出一理想的模型(包括各个功能环节),一到实际调试中才发现:还不如利用自己的经验来设计。
所以,CAD软件在PCB设计中,仍然仅仅有利于拥有基本的射频设计经验与技巧的工程师,帮助他们从事繁琐的过程设计(非基本原则设计)。
网络分析仪分为标量和矢量两种,是射频电路设计必不可少的仪器。
通常的做法是:结合基本的射频电路设计理念和原则完成电路及PCB设计(或利用CAD软件完成),按要求完成PCB 的样品加工并装配样机,然后利用网络分析仪对各个环节的设计逐个进行网路分析,才有可能使电路达到最佳状态。
但如此工作的代价是以至少3~5版的PCB实际制作,而若没有基本的PCB设计原则与基础理念,所需要的PCB版本将更多(或者无法完成设计)。
由上述可见:(1)在利用网络分析仪对射频电路进行分析过程中,必须具有完备的高频电路PCB设计理念和原则,必须能通过分析结果而明确知道PCB的设计缺陷棗仅此一项就要求相关工程师具备相当的经验。
(2)对样机网路环节进行分析过程中,必须依靠熟练的实验经验和技巧来构造局部功能网络。
因为很多时候,通过网络分析仪所发现的电路缺陷,会同时存在多方面的导致因素,于是必须利用构造局部功能网路来加以分析,彻查导致原因。
这种实验性电路构造必须借助清晰的高频电路设计经验与熟练的电路PCB构造原则。
二.本文的针对范畴本文主要针对通讯产品的一个前沿范畴棗微波级高频电路及其PCB设计方面的理念及其设计原则。
之所以选择微波级高频电路之PCB设计原则,是因为该方面原则具有广泛的指导意义且属当前的高科技热门应用技术。
从微波电路PCB设计理念过渡到高速无线网络(包括各类接入网)工程,也是一脉相通的,因为它们基于同一基本原理棗双传输线理论。
有经验的射频工程师设计的数字电路或相对较低频率电路PCB,一次成功率是非常高的,因为他们的设计理念是以“分布”参数为核心,而分布参数概念在较低频率电路(包括数字电路中)中的破坏作用,常为人们所忽略。
长期以来,许多同行完成的电子产品(主要针对通讯产品)设计,往往问题重重。
一方面固然与电原理设计(包括冗余设计、可靠性设计等方面)的必要环节缺乏有关,但更重要的,是许多这类问题在人们认为已经考虑了各项必要环节下而发生的。
针对这些问题,他们往往将精力花在对程序、电原理、参数冗余等方面的核查上,却极少将精力花在对PCB设计的审核方面,而往往正是由于PCB设计缺陷,导致大量的产品性能问题。
PCB设计原则涉及到许多方方面面,包括各项基本原则、抗干扰、电磁兼容、安全防护,等等。
对于这些方面,特别在高频电路(尤其在微波级高频电路)方面,相关理念的缺乏,往往导致整个研发项目的失败。
许多人还停留在“将电原理用导体连接起来发挥预定作用”基础上,甚至认为“PCB设计属于结构、工艺和提高生产效率等方面的考虑范畴”。
许多专业射频工程师也没有充分认识到该环节在射频设计中,应是整个设计工作的特别重点,而错误地将精力花费在选择高性能的元器件,结果是成本大幅上升,性能的提高却微乎其微。
应特别在此提出的是,数字电路依靠其强的抗干扰、检纠错以及可任意构造各个智能环节来确保电路的正常功能。
一个普通的数字应用电路而高附加地配置各类“确保正常”的环节,显然属于没有产品概念的举措。
但往往在认为“不值得”的环节,却导致产品的系列问题。
原因是这类在产品工程角度看不值得构造可靠性保证的功能环节,应该建立在数字电路本身的工作机理上,只是在电路设计(包括PCB设计)中的错误构造,导致电路处于一种不稳定状态。
这种不稳定状态的导致,与高频电路的类似问题属于同一概念下的基本应用。
在数字电路中,有三个方面值得认真对待:(1)数字信号本身属于广谱信号。
根据傅里叶函数结果,其包含的高频成份非常丰富,所以数字IC在设计中,均充分考虑了数字信号的高频分量。
但除了数字IC外,各功能环节内部及之间的信号过渡区域,若任意而为,将会导致系列问题。
尤其在数字与模拟和高频电路混合应用的电路场合。
(2)数字电路应用中的各类可靠性设计,与电路在实际应用中的可靠性要求及产品工程要求相关,不能将采用常规设计完全能达到要求的电路附加各类高成本的“保障”部分。
(3)数字电路的工作速率正在以前所未有的发展迈向高频(例如目前的CPU,其主频已经达到1.7GHz棗远远超过微波频段下限)。
尽管相关器件的可靠性保障功能也同步配套,但其建立在器件内部和典型外部信号特征基础上。
三.双传输线理论对微波电路设计及其PCB布线原则指导意义综述(一)双线理论下的PCB概念对于微波级高频电路,PCB上每根相应带状线都与接地板形成微带线(非对称式),对于两层以上的PCB,即可形成微带线,又可形成带状线(对称式微带传输线)。
各不同微带线(双面PCB)或带状线(多层PCB)相互之间,又形成耦合微带线,由此又形成各类复杂的四端口网络,从而构成微波级电路PCB的各种特性规律。
可见,微带传输线理论,是微波级高频电路PCB的设计基础。
■对于800MHz以上的RF-PCB设计,天线附近的PCB网路设计,应完全遵循微带理论基础(而不是仅仅将微带概念用于改善集中参数器件性能的工具)。
频率越高,微带理论的指导意义便越显著。
■对于电路的集中参数与分布参数,虽然工作频率越低,分布参数的作用特性越弱,但分布参数却始终是存在的。
是否考虑分布参数对电路特性的影响,并没有明确的分界线。
所以,微带概念的建立,对于数字电路与相对中频电路PCB设计,同样是重要的。
■微带理论的基础与概念和微波级RF电路及PCB设计概念,实际上是微波双传输线理论的一个应用方面,对于RF-PCB 布线,每相邻信号线(包括异面相邻)间均形成遵循双线基础原理的特征(对此,后续将有明确的阐述)。
■虽然通常的微波 RF 电路均在其一面配置接地板,使得其上的微波信号传输线趋向复杂的四端口网路,从而直接遵循耦合微带理论,但其基础却仍是双线理论。
所以在设计实际中,双线理论所具有的指导意义更为广泛。
■通常而言对于微波电路,微带理论具有定量指导意义,属于双线理论的特定应用,而双线理论具有更广泛的定性指导意义。
■值得一提的是:双线理论给出的所有概念,从表面上看,似乎有些概念与实际设计工作并无联系(尤其是数字电路及低频电路),其实是一种错觉。
双线理论可以指导一切电子电路设计中的概念问题,特别是PCB线路设计概念方面的意义更为突出。
虽然双线理论是在微波高频电路前提下建立的,但这仅仅因为高频电路中分布参数的影响变得显著,使得指导意义特别突出。
在数字或中低频电路中,分布参数与集中参数元器件相比,达到可以忽略的地步,双线理论概念变得相应模糊。
然而,如何分清高频与低频电路,在设计实际中却是经常容易忽略的方面。
通常的数字逻辑或脉冲电路属于哪一类?最明显的具非线性元器件之低频电路及中低频电路,一旦某些敏感条件改变,很容易体现出某些高频特征。
高档CPU的主频已经到1.7GHz,远超过微波频率下限,但仍然属于数字电路。
正因为这些不确定性,使的PCB设计异常重要。
■在许多情况下,电路中的无源元器件,均可等效为特定规格的传输线或微带线,并可用双传输线理论及其相关参量去描述。
总之,可以认为双传输线理论是在综合所有电子电路特征基础上诞生的。
因此,从严格意义上说,如果设计实际中的每一环节,首先以双传输线理论所体现的概念为原则,那末相应的PCB电路所面临的问题就会很少(无论该电路是在什么工作条件下应用)。
(二)双传输线与微带线构造简介1 ·微波双线的PCB 形式微带线是由微波双线在特定条件下的具体应用。
图1-a. 即为微波双线及其场分布示意图。
在微波级工作频率的PCB 基板上,可以构成常规的异面平行双线(图1-b.所示)或变异的异面平行双线(图1-c.所示)。
当其中一条状线与另一条状线相比可等效为无穷大时,便构成典型的微带线(如图1-d.所示)。
从双传输线到微带,仅边缘特性改变,定性特征基本一致。
注:在许多微波专业论述中,均仅仅描述由常规均匀圆柱形导体构成的双传输线,对PCB 电路的双线描述则以矩形条状线为常规双传输线。