50Ω 阻抗匹配通过过孔的信号

电器工程 射频 pcb设计 pcb组装 pcb天线
2022-01-29 09:21:49

我正在开发一个物联网板,它已经全部布局(LTE、GPS、BLE、WIFI - 30 毫米 x 30 毫米——非常紧凑)。

作为设计让步,我必须使用通孔来路由一些射频信号。没有其他方法可以使电路板保持那么小。

我已经对几个射频板进行了阻抗匹配和调谐。我使用的是相同的 PCB 材料,所以我相信 50Ω 走线是正确的。我有一个 VNA 来调整天线的匹配网络。

但是,当 50Ω 走线碰到过孔时会发生什么?

是否有通过通孔进行阻抗匹配的已知方程?

如果走线是 50Ω,我还应该担心吗?

我有一个从 IC 上的信号输出到天线的匹配网络,所以这是一个有争议的问题吗?只需使用您想要的任何通道,并纠正匹配网络处的阻抗?

1个回答

但是,当 50Ω 走线碰到过孔时会发生什么?

通孔可以充当传输线中的电容或电感不连续性。它至少会产生一个小的反射。

在 1 GHz 以下,这种不连续性通常太小而无需担心,除非您正在执行诸如精密雷达工作之类的工作。在 5 GHz 以上,您通常需要仔细设计通孔以尽可能保持阻抗匹配。1-2 GHz 是一种混乱的中间地带,您可能会通过无与伦比的通孔逃脱,但您可能不会。因此,您可能至少应该尽最大努力设计匹配的通孔。

首先,您要最小化任何通孔存根。例如,如果可以,请从顶层路由到底层,而不是从第 1 层路由到第 3 层。如果不能,请期待短截线的电容性不连续性。可以对通孔进行“反钻”以消除大部分短截线,但这在 2.5 GHz 时可能不合理。

其次,如果您不在共享一个接地层的层之间布线(例如,第 1 层和第 3 层可能都使用第 2 层作为它们的接地层,但第 1 层和第 8 层不使用),那么请确保有一个返回电流在两个信号层的接地层之间移动的附近路径。附近的一个接地通孔是可以的。两三个就更好了。如果某一层使用电源平面作为参考,则在您的过孔附近放置一个用于该电源网络的旁路电容器。

第三,您可以使用像 Saturn PCB 工具(google it)这样的工具来设计通过电源和接地层时其周围的过孔直径和反焊盘直径,以使过孔具有与您的线路匹配的特性阻抗。

是否有通过通孔进行阻抗匹配的已知方程?

至少有启发式公式。Polar 或 Saturn PCB 工具等工具可用于查找过孔的特性阻抗,这主要取决于过孔直径和反焊盘直径。

如果走线是 50Ω,我还应该担心吗?

在 15 mm 走线长度和 2.5 GHz 下,走线长度超过 1/10 波长。制作受控阻抗走线可能是个好主意,但让一切都完全正确可能不是太重要。