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基础电路设计(十)高频电路用电路板设计技术探索(4)

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发表于 2013-5-2 15:56:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
基础电路设计(十)高频电路用电路板设计技术探索(4)
波长对pattern长度的相关性
*波长与波长的关系
412GHz micro strip edge couple BPF电路板封装后的外观,类似如此超高频的印刷pattern重合部位,不论是长度、宽度与间隔都需作高精度的要求,如果是图2所示的电路板封装方式,基本上不可能获得预期的高频特性。主要原因是两电路板处理的信号频率差异,使得电路板的layout方式也截然不同。假设空气中或是真空中的波长为λ(mm) ,频率为f(GHZ) 时,两者的关系式如下:
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-28693.png
1是利用式(1)试算波长与频率的结果。
频率(GHZ)
真空中的(mm)
1
300
2.4
125
5.6
53.6
12
25

1 空气中或的波长与频率的关系
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-1531.png 
照片4 12GHzmicro strip edge couple BPF电路板的设计实例

*印刷电路板上的波长比真空中的波长短
在比诱电率为 的电路板上的信号波长会变短,这种现象称为波长缩短率 ,波长缩短率可用下式表示:
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-17819.png
例如G10玻璃环氧树脂(glass epoxy)的 为4.8,如果将该值夜代入式(2)便可求得波长缩短率:
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-16441.png
假设800MHz的信号,空间波长为375nm,则玻璃环氧树脂电路板上的波长会缩短为:
375×0.456=171nm
*实际波长可用实效比诱电率计算
实际电路板若是由micro strip line构成的场合,由于电界会外漏至诱电体电路板外面临造成诱电率下降,该诱电率称为实效比诱电率。电路板上的缩短率SPCB 可用下式表示:
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps_clip_image-11156.png 
21GHz常用的CEM-312GHz BS converter常用的PPO,利用MELSNAP高频仿真器计算两者实效比诱电率的结果;表3是根据实效比诱电率的计算结果,计算1G Hz12GHz信号在印刷电路板上的波长。根据仿真分析结果显示传至印刷pattern的高频信号波长,对电路板的材质具有很高的相关性。
诱电体的厚度(t=mm)
实效比诱电率( εr )
特性阻抗 Zo ( Ω )
Line宽度 W(mm)
0.6
3.246
50.07
1.143
1
3.256
50.08
1.92
(a)CEM-3, εr = 4.3,铜箔厚度18μm,频率1GHz诱电体的厚度(t=mm)
实效比诱电率( εr )
特性阻抗 Zo ( Ω )
Line宽度 W(mm)
0.6
2.591
50.06
1.396
1
2.669
50.06
2.289

(b)PPO,εr = 3.2 ,铜箔厚度18μm,频率10GHz
2 典型的两种印刷电路板的实效比诱电率
频率
空间波长(λair)
电路板上的波长
(GHz)
SPCB (mm)
SPCB / 4(mm)
1
300
166.5
41.6
12
 
15.5
3.9
3 电路板上与空气中的波长差异
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发表于 2015-2-4 12:09:34 | 显示全部楼层
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