圖7不同接地過(guò)孔位置的GCPW性能比較

3.3 帶狀線的信號(hào)饋入和優(yōu)化

帶狀線的信號(hào)饋入設(shè)計(jì)與微帶線和GCPW有所不同。因線路不在電路的表層，所以并不能使用表貼式而需要使用PIN針式連接器進(jìn)行連接。如圖8所示，信號(hào)的饋入需要通過(guò)PTH過(guò)孔來(lái)完成。其過(guò)孔的設(shè)計(jì)需要考慮過(guò)孔大小、孔內(nèi)銅厚、焊盤(pán)大小，孔與接地面之間的間距、以及過(guò)孔長(zhǎng)度等參數(shù)的帶來(lái)的影響。實(shí)驗(yàn)證明，增加過(guò)孔的大小、銅厚、焊盤(pán)大小以及過(guò)孔長(zhǎng)度均使過(guò)孔的電容性增加；而過(guò)孔與接地面之間間距增加將會(huì)減小過(guò)孔的電容性，增加電感性。帶狀線的信號(hào)饋入連接器通過(guò)PIN針連接過(guò)孔的內(nèi)壁，可以看著是過(guò)孔導(dǎo)體厚度增加，導(dǎo)致了過(guò)孔的電容性變大。在設(shè)計(jì)和加工中，可以通過(guò)背鉆來(lái)移除部分過(guò)孔內(nèi)部導(dǎo)體孔壁或增加接地間距的方式，達(dá)到減小電容性的目的。

圖8 帶狀線信號(hào)饋入示意圖

選取7.3mil RO4350B LoproTM材料與8mil RO4450FTM半固化片制作了50Ω帶狀線電路，并設(shè)計(jì)不同的信號(hào)饋入過(guò)孔來(lái)評(píng)估不同設(shè)計(jì)對(duì)電路性能的影響。比較兩個(gè)測(cè)試電路，它們具有相同的孔壁銅厚和孔與地接地間隔，而電路2比電路1有更大的過(guò)孔直徑和焊盤(pán)。為減小過(guò)孔的電容性，通過(guò)背鉆，移除了電路2中多余過(guò)孔長(zhǎng)度，使電路2比電路1能更好的與50Ω形成良好匹配，如圖9所示。對(duì)兩個(gè)電路進(jìn)行回波和插入損耗的測(cè)試得到，電路2就具有更寬帶的回波損耗和穩(wěn)定的插入損耗值。其中，電路1的帶寬僅有約12GHz，而電路2的帶寬能達(dá)到22GHz。按此思路，進(jìn)一步對(duì)信號(hào)饋入過(guò)孔完善，可提高電路的工作帶寬而應(yīng)用于更高頻率的毫米波電路中。

圖9 不同饋入信號(hào)過(guò)孔設(shè)計(jì)的帶狀線性能比較

4. 總結(jié)

綜上所述，為使應(yīng)用于高頻毫米波頻段的PCB平面?zhèn)鬏斁€技術(shù)達(dá)到最優(yōu)的電路性能，需要考慮PCB選材和設(shè)計(jì)等多個(gè)影響因素。在電路設(shè)計(jì)前的選材時(shí)，為控制電路色散或高次模的產(chǎn)生需要考慮較薄的PCB材料；為降低介質(zhì)損耗，應(yīng)選取較低的材料介質(zhì)損耗；為降低導(dǎo)體損耗，應(yīng)使用較光滑的銅箔等材料從而得到較好的電路傳輸性能。較窄的導(dǎo)體線寬容易增大加工難度、降低一致性，而不應(yīng)選用高介電常數(shù)材料。在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，合理選擇不同的傳輸線技術(shù)，以及良好的信號(hào)饋入設(shè)計(jì)可降低信號(hào)能量損失，減小信號(hào)反射，達(dá)到良好的饋入點(diǎn)匹配，從而進(jìn)一步提升傳輸線電路在毫米波頻段下的性能。