微波射频PCB电路板的布线方法有哪些?

微波射频PCB电路板的布线方法有哪些?

在过去几年中,微波射频PCB电路板的设计已成为一项越来越具有挑战性的任务,这主要是由于在大多数情况下,数字、混合和射频(RF)信号的组合存在。通常,当所涉及的信号的频率至少高于100 MHz时,可以认为电路板属于RF类型。

微波射频PCB电路板的布局和布线需要一些特殊的考虑,并且需要一种不同于用于低频PCB的方法。随着频率的增加,RF信号的波长变得与迹线的几何尺寸相当;因此,有必要将整个电路视为一个分布式参数系统,同时考虑信号沿传输线所经历的幅度和相移,以避免可能的信号反射。

双面ROGERS高频微波射频PCB电路板
双面ROGERS高频微波射频PCB电路板

主要准则

在射频信号路由期间要考虑的第一个方面涉及阻抗匹配。事实上,没有阻抗匹配的电路不仅会产生显着的功率损耗,还会沿着PCB走线产生危险的信号反射。最大功率传输定理说,当负载电阻等于电源的内阻时,传输的功率最大。扩展到交流电领域,该定理指出负载的阻抗必须是源阻抗的复共轭。为了最大化功率传输,因此必须考虑阻抗匹配。

由于大多数系统和 RF模块的阻抗为50Ω,因此微波射频PCB电路板的走线最好具有50Ω的特性阻抗。PC上常用的两种走线是微带线,其中迹线放置在PCB的外层(通常在接地平面上方)和带状线上,其中每条迹线都夹在两个接地平面之间。

作为一般规则,我们可以说,当迹线的长度大于通过它的信号波长的十分之一时,迹线的宽度变得相关。例如,频率f= 1GHz 对应于波长λ= c/f= 30 cm(其中 c 是真空中的光速),因此迹线的临界长度等于约 3cm。然而,在PCB上,信号传播速度小于光速;特别是,它随着材料的相对介电常数的平方而减小,在 FR-4 的情况下约为 4.3。因此,1 GHz 处的临界长度变为大约 16 mm:长度大于该值的每条迹线(或者更确切地说,每条传输线)应具有正确计算的宽度。传输线应尽可能保持笔直。当出于布线需要而需要切换方向时,建议使用至少等于走线宽度三倍的曲率半径,这样做,特性阻抗的变化沿整个曲率最小化。

当为了微波射频PCB电路板的布局需要,一条传输线必须占据几层时,就需要插入过孔,每个过渡至少使用两个孔,以最小化负载电感。此外,正确选择SMD元件尺寸也非常重要,因为它们在市场上有多种格式可供选择。对于无源 SMD元件(电阻和电容),常用的规则是选择宽度与阻抗为50Ω的走线相当的元件,从而减少走线与元件焊盘之间的阻抗匹配问题。

发布者 |2022-10-10T11:55:39+08:0010 10 月, 2022|新闻资讯|