【转】两层板（双面板）如何控制50欧特性阻抗的设计技巧

我们都知道,在射频电路的设计过程中,走线保持50欧姆的特性阻抗是一件很重要的事情,尤其是在Wi-Fi产品的射频电路设计过程中,由于工作频率很高(2.4GHz或者5.8GHz),特性阻抗的控制就显得更加重要了。如果特性阻抗没有很好的控制在50欧姆,那么将会给射频工程师的工作带来很大的麻烦。

什么是特性阻抗?

是指当导体中有电子”讯号”波形之传播时,其电压对电流的比值称为”阻抗Impedance”。由于交流电路中或在高频情况下,原已混杂有其它因素(如容抗、感抗等)的”Resistance”,已不再只是简单直流电的”欧姆电阻”(OhmicResistance),故在电路中不宜再称为”电阻”,而应改称为”阻抗”。不过到了真正用到”Impedance阻抗”的交流电情况时,免不了会造成混淆,为了有所区别起见,只好将电子讯号者称为”特性阻抗”。电路板线路中的讯号传播时,影响其”特性阻抗”的因素有线路的截面积,线路与接地层之间绝绿材质的厚度,以及其介质常数等三项。目前已有许多高频高传输速度的板子,已要求”特性阻抗”须控制在某一范围之内,则板子在制造过程中,必须认真考虑上述三项重要的参数以及其它配合的条件。

两层板如何有效的控制特性阻抗?

在四层板或者六层板的时候,我们一般会在顶层(top)走射频的线,然后再第二层会是完整的地平面,这样顶层和第二层的之间的电介质是很薄的,顶层的线不用很宽就可以满足50欧姆的特性阻抗(在其他情况相同的情况下,走线越宽,特性阻抗越小)。

但是,在两层板的情况下,就不一样了。两层板时,为了保证电路板的强度,我们不可能用很薄的电路板去做,这时,顶层和底层(参考面)之间的间距就会很大,如果还是用原来的办法控制50欧姆的特性阻抗,那么顶层的走线必须很宽。例如我们假设板子的厚度是39.6mil(1mm),按照常规的做法,在Polar中设计,如下图

线宽70mil,这是一个近乎荒谬的结论,简直令人抓狂。在2.4GHz或者5GHz频段,各种元件的引脚都是很小的,70mil的走线是无法实现的,于是,我们必须寻找另外一种解决方案。

运行Polar软件,选择Surface Coplanar Line这个模型,如下图

令Height(H)=39.6mil, Track(W)=30mil, Track(W1)=30mil, Ground Plane处打勾,Thickness=1OZ=1.4mil, Separation(S)=7mil, Dielectric(Er)=4.2, 如下图

然后点击“Press To Caculate”,在弹出的对话框中点击“Continue”,如下图

最终,我们计算出这种情况下的传输线特性阻抗为52.14欧姆,符合要求,如下图:

这样,我们采用Surface Coplanar Line这种模型,就可以很好的控制两层板(双面板)的特性阻抗,在上面的例子中,我们使用30mil的线宽就可以获得50欧姆的特性阻抗

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手机布线宽度?匹配50欧!
      如果是6层板!走线宽度L1=mil?L2=mil?L4=mil?各为多少?
   如果是8层板!走线宽度L1=mil?L2=mil?L5=mil?各为多少?
用阻抗线软件算一下就行,或和板厂的计算至有差异,主要是介质,及层间厚度,可以问板厂索取这些资料。
最好和PCB厂家联系一下,根据材料的介电常数、层叠厚度计算。
最好要PCB厂给出板子的参数,什么类型的板子?每层间距?铜皮厚度…………………………这样输入到阻抗计算软件里就出来了,不过好多东西还是要经验的,例如:FR4-PCB的Er取多少呢?等等

我来回答:FR4的Er一般为3.8~4.3,我取4.2,6层板的板厚一般为0.8mm,8层板一般为1mm,首先你要保证板厚,然后根据软件的W,H,T,Er来计算阻抗。你是先知道50ohm阻抗的,然后推算其中的H和W,T一般取1mil,整个板子应该是对称结构。一般经验值microtrip为4~5mil,PA以后到天线部分为8milYISH\\

8mil以上。stripline要根据是否挖铜来计算。不挖铜就是软件的对称带状线计算方法。一般内层信号的会衰减。

8mil不对!要考虑到是否挖铜!还有每层宽都不同!

介质厚度、铜箔厚度没有定论,看你设计时怎么安排了。8层为例,一般铜箔1/3OZ或1/2OZ,两侧RCC介质0.07mm,FR4和core厚度也可选,具体看厂家参数了。

俺不懂原理

RF信号阻抗要控制在50ohm+/-10%:

个人经验线宽:

微带线:8层板  18MIL   6层板  12MIL

带状线:8层板  6MIL     6层板  5MIL

请批评指正!

请问上面的微带线和带状线在layout中你怎样去设计和区分?

其实在设计pcb走线的时候我们首先就可以控制它的阻抗一般阻抗控制再50ohm以内的话线宽设置是20mil,pcb材料一般是用FR4.介电常数是3.8-4.3,板厚是1mm。铜箔厚度是35um~70um