射頻“走線”與“地”的那點(diǎn)事兒

舉個(gè)例子來說吧，我們將對(duì)多層電路板進(jìn)行射頻線仿真，為了更好的做出對(duì)比，將仿真的PCB分為表層鋪地前的和鋪地后的兩塊板分別進(jìn)行仿真對(duì)比；表層未鋪地的PCB文件如下圖1所示（兩種線寬）:

圖1a：線寬0.1016 mm的射頻線(表層鋪地前)

圖1b：線寬0.35 mm的射頻線(表層鋪地前)

圖1：表層未鋪過地的PCB

首先將線寬不同的兩塊板(表層鋪地前)由ALLEGRO導(dǎo)入SIWAVE，在目標(biāo)線上加入50Ω端口。針對(duì)不同線寬0.1016mm和0.35mm， 我們的仿真結(jié)果如圖2所示，圖中顯示的曲線是S21，仿真頻率范圍為800MHz-1GHz。

圖2a：表層未鋪地的S21 (線寬0.1016mm)

圖2b：表層未鋪地的S21 (線寬0.35mm)

圖2：表層未鋪地的S21

由圖中可以看到，在800MHz-1GHz的范圍內(nèi)，仿真的數(shù)據(jù)展示為小數(shù)點(diǎn)后一到兩位的數(shù)量級(jí)，0.35mm的損耗要比0.1016mm的線小一個(gè)數(shù)量級(jí)，這是因?yàn)?.35mm的線寬在該板的層疊條件下其特征阻抗接近50Ω。 因此間接驗(yàn)證了我們所做的阻抗計(jì)算(用線寬約束)是有一定作用的。

接下來我們做了表層鋪地后的同樣的仿真(800MHz-1GHz)，導(dǎo)入的PCB文件如下圖。

圖3a：0.1016 mm的射頻線(表層鋪地)

圖3b：0.35 mm的射頻線(表層鋪地)

圖3：表層鋪過地后的PCB

仿真結(jié)果如下圖:

圖4a：表層鋪地后的S21 (0.1016mm)

圖4b：表層鋪地后的S21 (0.35mm)

圖4：表層鋪過地后的S21

由圖中看到，仿真的數(shù)據(jù)顯示，該傳輸線的線損已經(jīng)是1-2 dB的數(shù)量級(jí)了，當(dāng)然0.35 mm的損耗要明顯小于0.1016 mm的。另外一個(gè)明顯的現(xiàn)象是相對(duì)于未鋪地的仿真結(jié)果，隨著頻率由800MHz到1GHz的增加，損耗趨大。

我們可以從仿真的結(jié)果中得如下結(jié)果：

• 射頻走線最好按50歐姆走，可以減小線損；

• 表層的鋪地事實(shí)上是將一部分RF信號(hào)能量耦合到了地上，造成了一定的損耗。因此PCB表層的鋪地應(yīng)該有所講究。盡量遠(yuǎn)離RF線。工程經(jīng)驗(yàn)是大于1.5倍的線寬。