撓性印制板拐角防撕裂結(jié)構(gòu)信號傳輸性能分析
截取頻率1.9~2.1 GHz的插入損耗進行比較,如圖8所示。在頻率為2 GHz時,與①相比,其中影響最小的結(jié)構(gòu)為③,由內(nèi)角鉆孔結(jié)構(gòu)減小的插入損耗為0.04 dB。而對信號傳輸影響最大的結(jié)構(gòu)為④,圓環(huán)銅堤結(jié)構(gòu)減小的插入損耗達0.25 dB。
由圖7和圖8可知,對于傳輸線的插入損耗,防撕裂的②內(nèi)圓角結(jié)構(gòu)、③內(nèi)角鉆孔結(jié)構(gòu)、④內(nèi)角圓環(huán)銅堤結(jié)構(gòu)、⑤內(nèi)角線型銅堤結(jié)構(gòu)都比①內(nèi)直角結(jié)構(gòu)要好,說明引入防撕裂結(jié)構(gòu)對傳輸線的插入損耗是有益的。在FPC設(shè)計時,在考慮工藝能力,成本的前提下,為了得到較大的插入損耗,應(yīng)優(yōu)先考慮使用內(nèi)角鉆孔結(jié)構(gòu),內(nèi)角圓環(huán)銅堤結(jié)構(gòu)。
從圖9中可以得出,圓弧拐角模型的近端串擾隨頻率增大而改變。頻率在0~3 GHz時,最好的方案是內(nèi)直角結(jié)構(gòu),與最差方案內(nèi)角圓環(huán)銅堤結(jié)構(gòu)相比,其對于串擾噪聲的抑制最高達大約5 dB。頻率在3~5 GHz時,5種方案的近端串擾值比較相近。5個結(jié)構(gòu)對信號傳輸的影響從小到大的順序依次為①③②④⑤。
截取頻率1.5~2.1 GHz的近端串擾進行比較,如圖10所示。在頻率為2 GHz時,與內(nèi)直角結(jié)構(gòu)相比,影響最小的結(jié)構(gòu)為③,由內(nèi)圓角結(jié)構(gòu)增加的近端串擾為0.45 dB。影響最大的結(jié)構(gòu)為⑤,內(nèi)角圓環(huán)銅堤結(jié)構(gòu)的近端串擾為0.9 dB。
由圖9和圖10可知,對于傳輸線的近端串擾,頻率在0~5 GHz內(nèi)時,防撕裂的4種結(jié)構(gòu)能一定的減少串擾,其中②內(nèi)圓角結(jié)構(gòu)。③內(nèi)角鉆孔結(jié)構(gòu)由于在結(jié)構(gòu)上變化不大,效果不明顯。而④內(nèi)角圓環(huán)銅堤結(jié)構(gòu)。⑤內(nèi)角線型銅堤結(jié)構(gòu)在拐角處引入銅箔,對拐角邊緣印制線起到電場分散的作用。在1 GHz時④內(nèi)角圓環(huán)銅堤結(jié)構(gòu)比①內(nèi)直角結(jié)構(gòu)的近端串擾值小了大約6 dB,說明高頻下引入防撕裂結(jié)構(gòu)對傳輸線的有益于減少近端串擾。設(shè)計時為了降低近端串擾,應(yīng)優(yōu)先考慮使用內(nèi)角圓環(huán)銅堤結(jié)構(gòu),其次是內(nèi)角線形銅堤結(jié)構(gòu)。
2.3 不同結(jié)構(gòu)的電磁特性
通過仿真得到5種不同結(jié)構(gòu)下的FPC表面的電場強度和磁場強度的最大值,如表1所示。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/187607.htm
從表1中可以明顯的看出防撕裂的4種結(jié)構(gòu)的最大電場磁強度值,最大磁場強度值都小于內(nèi)直角結(jié)構(gòu),其中內(nèi)圓角結(jié)構(gòu)的最大電場磁強度值,最大磁場強度值最理想。
同時得到5種不同結(jié)構(gòu)下的FPC表面的電場圖,為了直觀的比較不同防撕裂結(jié)構(gòu)FPC的電場分布圖,對電場場強進行均勻劃分,其中最高場強區(qū)域定義為3.600 0 e+004 V/m,最小電場定義為1.000 0 e+002 V/m,如圖11所示。
由圖11可以看出,①內(nèi)直角結(jié)構(gòu)的高電場強度區(qū)域面積最大,④內(nèi)角圓環(huán)銅堤結(jié)構(gòu)的高電場強度區(qū)域面積最小,與表1的結(jié)果相吻合。5種不同結(jié)構(gòu)在信號開始進入圓弧拐角處附近的電場強度有一定的減小,是由于平行傳輸線變?yōu)閳A弧傳輸線產(chǎn)生的阻抗不連續(xù)產(chǎn)生,因此在FPC設(shè)計是應(yīng)避免過多的拐彎。④內(nèi)角圓環(huán)銅堤結(jié)構(gòu)、⑤內(nèi)角線型銅堤結(jié)構(gòu)由于添加了銅堤,這兩種結(jié)構(gòu)的抗撕裂效果是最理想的,所以在FPC高彎折頻率的情況下,綜合考慮電子產(chǎn)品的性能指標應(yīng)優(yōu)先使用。
3 結(jié)束語
通過全波電磁仿真研究了撓性印制板5種圓弧拐角結(jié)構(gòu),包括內(nèi)直角、內(nèi)圓角、內(nèi)角鉆孔、內(nèi)角圓環(huán)銅堤、內(nèi)角線型銅堤5種結(jié)構(gòu)的插入損耗、近端串擾及電磁場分布情況。從仿真結(jié)果的對比分析中得出,防止撓性印制板彎曲處撕裂,增強撓性板強度的4種設(shè)計結(jié)構(gòu)的插入損耗較理想,其中內(nèi)角圓環(huán)銅堤結(jié)構(gòu)插入損耗值最優(yōu)。內(nèi)角圓環(huán)銅堤結(jié)構(gòu)顯著降低了近端串擾噪聲,是保證系統(tǒng)信號完整性的最佳選擇。在FPC設(shè)計時,在考慮工藝能力和成本的前提下,同時考慮防撕裂,增強撓性板強度,并對產(chǎn)品的電可靠性有一定要求時,應(yīng)優(yōu)先使用內(nèi)角線型銅堤結(jié)構(gòu),內(nèi)角圓環(huán)銅堤結(jié)構(gòu)。文中僅分析了圓弧拐角不防撕裂結(jié)構(gòu)的影響情況,對于其他拐角情況的防撕裂結(jié)構(gòu)有待進一步的研究。
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