發布日期：2021-08-11 16:58:42 | 關注：3491
在為某一電路設計選擇最優PCB高頻電路板材料時，高頻電路板設計者通常需考慮電路的性能變化、物理尺寸和功率高低。不同傳輸線技術的選擇會影響高頻電路板的電路設計的最終性能，如使用微帶線或是接地共面波導（GCPW）。大部分設計者都了解高頻電路板的高頻微帶線和帶狀線的明顯區別，但接地高頻電路板設計里的共面波導與傳統微帶線有很多的不同。接地共面波導能為高頻微波射頻板的電路設計者的設計帶來了許多好處和便利。選擇不同電路時，了解不同PCB高頻電路板（微波射頻板）材料對微帶線和接地共面波導電路的影響對設計是非常有幫助的。下圖中可以看到兩種電路的不同結構。
我們可以看到：高頻電路板設計的微帶線電路的結構是信號導體線加工在介質層的頂部，接地導體面在介質層的底部。而接地共面波導結構中，除了介質層底部有的接地平面外，在介質層頂部，增加了額外的兩個地平面并使信號導體處于這兩個地平面中，且相互間隔。通過金屬填充過孔使頂部和底部的接地平面相連接實現了一致的接地性能。此外，為保證如接合處等電路不連續處的一致性，許多接地共面波導電路通過接地母線來實現兩頂層接地導體間的電氣連接。
兩種傳輸線技術的不同之處在于：接地共面波導中，頂層接地導體和信號導體之間的小間距可以實現電路的低阻抗，且通過調節該間距可以改變電路的阻抗。接地導體和信號導體的間距增大，阻抗也會增大。當接地共面波導的頂層接地導體和信號導體的間距增大時，接地導體對電路的影響會降低。當間距足夠大時，接地共面波導電路就類似于微帶線電路了。
為什么某種傳輸線比其他傳輸線技術有優勢呢？很明顯，相比于接地共面波導，微帶線結構簡單，這更加便于加工和電腦建模。高頻電路板的微帶線和帶狀線是微波波段最常用的傳輸線技術，但在毫米波頻段時，微帶線和帶狀線電路的損耗將增加。這使得這兩種傳輸線技術在30GHz及以上頻段的工作效率降低。但接地共面波導則具有牢固的接地結構，在高頻頻段具備更低的損耗。這為毫米波頻段甚至100GHz及以上頻段的設計提供了潛在的優勢和穩定性能。
PCB高頻電路板材料的有效介電常數將決定的電路結構的尺寸，如50歐姆特征阻抗。例如，基于羅杰斯高頻板RO4350B碳氫化合物陶瓷電路材料的微帶傳輸線，羅杰斯高頻板50歐姆特征阻抗條件下的電路寬度將基于該材料的介電常數值3.48。但對于使用該材料的接地共面波導，其有效介電常數會降低。因為電磁場將更多地分布于電路上方的空氣中而不是PCB高頻電路板介電材料中，相比于微帶線，接地共面波導的有效介電常數將減小。接地共面波導和微帶線有效介電常數的差異還依賴于接地共面波導介質厚度和頂層地信號線-地之間的間距。
在選擇使用高頻微帶線或接地共面波導傳輸線技術時，PCB高頻電路板材料在其中扮演怎樣的角色呢？介電常數（Dk）和介電常數一致性等材料參數會影響傳輸線的電氣性能。因電磁場在介電常數Dk的材料內部和外部都可以傳播，其在電路結構中的傳播方式不同從而影響電路材料的有效介電常數。對于頂層傳輸線和底層接地面的微帶線電路結構，它的電磁場主要分布在兩金屬平面之間的介電材料內部，且集中分布在信號導體邊緣。因此微帶線電路的有效介電常數和PCB材料的介電常數值是密切相關的，如羅杰斯公司的RO4350B碳氫化合物陶瓷PCB材料，10GHz時其z（厚度）方向的介電常數工藝標準值為3.48，整個材料上的介電常數偏差保持在±0.05。
PCB高頻電路板加工因素對微帶線電路造成的影響小于對接地共面波導電路造成的影響。例如，PCB鍍銅厚度差異對微帶線電路性能的影響很小，但會影響接地共面波導電路的性能。對于微帶線電路，較厚的PCB銅層厚度僅略微減小插入損耗和降低電路的有效介電常數。而對于接地共面波導電路，較厚的PCB銅層厚度將導致頂層地—信號線—地間電磁場的增加，這使得接地共面波導電路上方空氣中的電磁場分布增加。空氣中電磁場分布的增加導致使用較厚的PCB銅層厚度的接地共面波導電路的電路損耗和PCB的有效介電常數均明顯降低。
可以發現：盡管微帶線在高頻頻段及毫米波頻段有高的輻射損耗且難以實現高階模抑制，微帶線仍可適用于微波頻段帶寬相對較窄的電路。且微帶線電路對PCB高頻電路板加工工藝和銅層厚度及厚度差異較不敏感。與此不同，接地共面波導在毫米波頻段具有相對較低輻射損耗且能實現良好的高階模抑制，這使得接地共面波導成為適用于30GHz及以上頻段的候選傳輸線技術。此外，接地共面波導電路對PCB高頻電路板加工工藝和偏差要求相對不十分苛刻，這使得接地共面波導適合于高頻頻段的量產與應用。
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