PCB上射频线转弯和嘉立创PCB高频性能的实测(增加过孔测试图)
在PCB布线时,经常遇到射频线需要转弯的情况。传统方案是转平滑的曲线,不能转直角。射频工程师也常采用微带截角转弯。最近做某个试验电路时,板子还有大片空闲空间(10*10以内都是50元),就做了一组共面波导看下效果(虽然这种弯早已用在有关产品中,但还真没机会单独拿出来对比)。板子是李云画的,在此表示感谢。

图1、测试电路。直线总长度98mm,折线总长度108mm。
20170413_173426.jpg

图2、S21性能的实测(外部有9dB的衰减器)。红色为直通线,绿色为转弯线。6GHz处,两线衰减量相差大约0.2dB,总衰减11.3-9=2.3dB水平。可以看出,增加的衰减量基本等于因为转弯线长1cm而应该增加的量,转弯对衰减量无贡献。
20170413_173403.jpg

图3、S11性能的实测,终端用匹配负载端接。红色为直线,绿色为转弯线。可以看出两线波动周期和位置有所不同,这是因为电长度不同引起的,S11无显著差异(或者转弯的还好一些)。可能接插件/同轴转共面引起的反射是主要因素,掩盖了微带线上的差异。
1492086019787691470808.jpg


结论:
1、截角弯性能优良。
2、FR4材质的PCB,随着频率增加,性能在对数标尺下为线性的下降,在频率不算很高时,基本无“截止频率”一说,只要损耗可以接受,可以用到八九个G去。

[修改于 3 年前 - 2017-04-14 20:19:32]

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来自:电子信息 / 电子技术
1
2018-9-30 17:59:51
50楼

高频布线还有重要的一点就是参考层的选取与变化,可以测试一下走线中部分挖空底铜与正常走线的信号质量差别

[修改于 1 年前 - 2018-09-30 18:00:05]

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2020-1-12 4:35:21
51楼
引用 量子隧道 发表于 48 楼的内容:
VNA作者的原理图会让人误以为所有的地都是实地。其实关键的信息就是有的地不是实地,是浮动的。信号通过.....

量子兄弟,请教一下:

1.看了他的原理图和PCB实物,怎么感觉同轴巴伦的外皮和三个端口的地短路了呢?这样的话9.3欧的电阻R4不是被短路了么?

bridge2.png

微信图片_20200112042735.png

2.这个能将上图左边的也做成有右边一样的形成双向桥吗?

微信图片_20200112042735.png


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52楼
引用 虎哥 发表于 44 楼的内容:
这个图不太对,如果是这个图,那就只能因为R4所占比例小,哈哈哈哈。

虎哥也帮忙看看,能否解答一下蒙新的疑问?

看了作者的定向桥,两边打过孔到地,内层的地联通的,这不是等于把9.3欧的电阻R4短路了么?

还有就是能否如下图做成双向桥?

微信图片_20200112042735.png


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2020-01-17 15:22:57
2020-1-17 15:22:57
53楼
引用 kc-84873 发表于 51 楼的内容:
量子兄弟,请教一下:1.看了他的原理图和PCB实物,怎么感觉同轴巴伦的外皮和三个端口的地短路了呢?这.....

低频短路。高频(GHz)不短路。因为通过pcb挖空导致产生了环路(同轴线的皮和挖空外围的PCB地围成了环),高频阻抗很大。

同轴线上套磁环,可以把低频不短路的频带向下延伸,延伸到MHz或百kHz级别。

另外,双向桥的做法,我正是这么做的。据说啊,PCB挖空部分里的那根同轴线,中间某个地方的皮,需要和PCB焊接到一起。不过我没这么做,好像也work。

[修改于 7 天前 - 2020-01-17 15:25:08]

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54楼

工作了一年多,拿个仿真项目跟虎哥分享一下处理射频信号的部分PCB设计:项目是一个12G 的信号,PCB设计上主要做了几点:

  1. 走线避免过孔,拐角采用圆弧的方式,最大程度保证每一小段线宽一致,避免阻抗的变化

  2. 信号线连接接插件的焊盘底层需要适当挖空(焊盘与连接器间有焊锡,会降低阻抗,挖空焊盘增加平面间距离把阻抗进行补充,避免强烈反射)

  3. 传输线中如果串阻容器件,也需要挖反焊盘,原理同上

    用原理图简单展示一下,希望对设计提供帮助

    连接器的反焊盘直接挖到底;串联电容的反焊盘挖了一层,参考第三层地。

    同时足够的过空保证了回流顺畅。


  4. image.png

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55楼

关于过孔对阻抗的影响可以参考一博的这个文章,一博的好多技术文章含金量很高,浅显易懂:http://www.edadoc.com/cn/TechnicalArticle/Show.aspx?id=1255

跟一博交流过,前些阵子他们设计过56G的背板,行业内算很NB了,不止过孔,哪怕高密接插件的的压接孔都设计-仿真-验证 来来回回好几次。

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虎哥(作者)
56楼
引用 jonyxia 发表于 54 楼的内容:
工作了一年多,拿个仿真项目跟虎哥分享一下处理射频信号的部分PCB设计:项目是一个12G 的信号,PC.....

关于连接器下面挖空的事,射频连接器在设计时就已经考虑了阻抗匹配问题,务必按手册使用,不可自行挖掘。可能您遇到的是用普通连接器或低频连接器超频到高频使用的情况,有可能挖空有益。不过在射频电路特别是仪表电路中,是不允许随意“创造”的,没有合适的连接器,就先设计连接器。如果要挖,挖几层,挖多大,都是要仿真确定,实验验证的。

射频电路一般要求焊盘和线路等大或略小,如果大了可以在线路上补偿。其实更主要的问题是器件封装不适宜高频,比如普通的电阻电容,封装的分布电容和电感都大,而且还不知道究竟有多大(除非专门为高频设计的),挖空下层确实是一种巧妙的办法,特别是找不到或者因为成本问题不想用专门器件的场合。

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刘 虎

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