最近,我們的信號(hào)完整性小組 要求重新設(shè)計(jì)現(xiàn)有的5千兆赫接地共面波導(dǎo)射頻反饋線,以提高客戶板上Wi-Fi子系統(tǒng)的性能。測(cè)量結(jié)果表明,給水線阻抗的阻抗約為38歐姆。

在模擬之前,最初的設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)問(wèn)題,包括:

未能說(shuō)明焊錫罩對(duì)痕阻抗的影響

在跟蹤阻抗計(jì)算中未能考慮到電路板蝕刻

在附近的非參考地面平面上不正確的切割

對(duì)現(xiàn)有的進(jìn)給線進(jìn)行了仿真,在仿真結(jié)果的基礎(chǔ)上改進(jìn)了共面幾何,以滿足50歐姆的阻抗要求。因此,客戶報(bào)告說(shuō),使用新的PCB大大提高了Wi-Fi的性能。

本文討論了初始的共平面幾何 ?PCB設(shè)計(jì) ,上面提到的三個(gè)項(xiàng)目的效果,以及最終的共平面幾何。為不同共平面配置展示了e-場(chǎng)圖,以說(shuō)明與接地共平面設(shè)計(jì)可能發(fā)生的有意和無(wú)意耦合。

基礎(chǔ)共面波導(dǎo)

由于Wi-Fi和藍(lán)牙集成技術(shù)在現(xiàn)代電路板上的普及性,在電路板設(shè)計(jì)中,基于共平面的波導(dǎo)越來(lái)越普遍。GCPW比傳統(tǒng)微帶輸電線路的一些優(yōu)點(diǎn)如下:

損失較低:更多的電子現(xiàn)場(chǎng)線路在空氣中流動(dòng),而不是通過(guò)損耗的多金屬板材料流動(dòng)。這可以使在5千兆赫運(yùn)行的PCB設(shè)計(jì)使用成本較低的FR-4。

隔離性:GCPW線路比微帶線路提供更多的隔離性,因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)線路更緊密地限制。

彈性幾何:GCPW阻抗主要受軌跡與共面地面結(jié)構(gòu)間隙的控制。這使得與微帶輸電線路相比,跟蹤寬度具有更大的靈活性。

較低的銅表面粗糙度損失:微帶線中的電流傾向于沿痕底集中,這是銅最粗糙的地方(促進(jìn)附著于介質(zhì))。適當(dāng)設(shè)計(jì)的Gcpw輸電線路往往將電流集中在跟蹤的邊緣,在那里表面是光滑的。

高級(jí)匹配組件放置:大多數(shù)藍(lán)牙或Wi-Fi射頻反饋線需要系列和/或并行匹配組件。由于Gcpw的地面與軌跡相鄰,平行組件可以直接安裝在軌跡和共面地面之間,這就消除了寄生蟲(chóng)與通道的關(guān)聯(lián)。

許多工具可以用來(lái)計(jì)算GCPW結(jié)構(gòu)的阻抗,但互聯(lián)網(wǎng)上可用的免費(fèi)工具通常對(duì)可以分析的結(jié)構(gòu)類型有限制?；窘Y(jié)構(gòu)通?？梢杂?jì)算,但近銅結(jié)構(gòu)的影響通常需要EM模擬,以正確建模。

在電路板設(shè)計(jì)中，優(yōu)化射頻反饋線(特別是針對(duì)WiFi子系統(tǒng))是提高整體性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以下是一些優(yōu)化策略：

一、選擇適當(dāng)?shù)膫鬏斁€類型

· 接地共面波導(dǎo)(GCPW)：GCPW在PCB設(shè)計(jì)中變得越來(lái)越普遍，特別是在現(xiàn)代電路板上Wi-Fi和藍(lán)牙集成日益普及的情況下。GCPW相比微帶線具有更低的損耗、更好的隔離度以及靈活的幾何形狀等優(yōu)勢(shì)。GCPW的阻抗主要由跡線和共面接地結(jié)構(gòu)之間的間隙控制，這提供了更大的跡線寬度靈活性。

二、優(yōu)化GCPW結(jié)構(gòu)的阻抗

· 阻抗計(jì)算與模擬：使用專業(yè)的電磁場(chǎng)求解器工具(如Ansoft的Q2D)進(jìn)行模擬，以確定滿足50歐姆阻抗要求的共面幾何形狀。通過(guò)模擬確定最佳間隙和接地平面切口的寬度。

· 考慮阻焊層和凹蝕的影響：在模擬中考慮阻焊層和凹蝕對(duì)走線阻抗的影響，以得到更準(zhǔn)確的阻抗值。

三、優(yōu)化射頻反饋線的布局與布線

· 最小化射頻路徑長(zhǎng)度：通過(guò)調(diào)整元器件布局，使射頻路徑的長(zhǎng)度最小化，同時(shí)確保輸入遠(yuǎn)離輸出，以減少信號(hào)干擾和損耗。

· 避免信號(hào)交叉：射頻信號(hào)走線應(yīng)盡可能短而直，避免與其他信號(hào)線交叉。如果必須交叉，應(yīng)沿著它們之間的射頻走線布置一層接地連接到主地線，以減少干擾。

· 接地過(guò)孔的使用：在射頻信號(hào)線周圍添加盡可能多的接地過(guò)孔，以降低接地阻抗并減少電磁輻射。

四、其他優(yōu)化措施

· 電源去耦：確保射頻電路的電源得到充分去耦，以減少電源噪聲對(duì)射頻信號(hào)的影響。

· 金屬屏蔽罩的使用：在必要時(shí)使用金屬屏蔽罩將射頻能量屏蔽在特定區(qū)域內(nèi)，以減少干擾和輻射。

· 優(yōu)化PCB堆疊：最有效的電路板堆疊方法是將主接地面安排在表層下的第二層，并盡可能將RF線走在表層上。

綜上所述，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)膫鬏斁€類型、優(yōu)化GCPW結(jié)構(gòu)的阻抗、優(yōu)化射頻反饋線的布局與布線以及采取其他優(yōu)化措施，可以顯著提高WiFi子系統(tǒng)在電路板設(shè)計(jì)中的性能。這些優(yōu)化策略有助于減少信號(hào)干擾和損耗，提高整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。