Entwerfen Sie CPW-, GCPW- und CBCPW-Übertragungsleitungen für HF-, mmWave- und 5G-Anwendungen. Berechnen Sie Impedanz, effektive Permittivität und optimieren Sie die Geometrie für Frequenzen bis zu 100+ GHz.
GCPW (Geerdeter Koplanar-Wellenleiter) Querschnitt
Wählen Sie die richtige CPW-Variante basierend auf Ihren Frequenz-, Isolations- und Fertigungsanforderungen
Signal nur mit koplanaren Massen, keine untere Massefläche
Chip-Prüfung, Flip-Chip, einfaches HF
CPW mit unterer Massefläche und Via-Stitching
Die meisten PCB-HF-Designs, 5G, mmWave
Leiter-gestütztes CPW, untere Masse ohne oberes Via-Stitching
Leistungsverstärker, Wärmemanagement
Vereinfacht: Z₀ ≈ (60/√εeff) × ln(2(1+√k)/(1-√k)) für praktische Anwendung
Faustregel: Z₀_gcpw ≈ 0,7 - 0,85 × Z₀_cpw
28GHz, 39GHz und 60GHz Antennenspeisung und Übergänge. GCPW bietet geringe Verluste bei mmWave.
77GHz ADAS-Radarsysteme mit GCPW für Antennenarray-Speisung und Leistungsteiler.
On-Wafer-Tests und Flip-Chip-Montage. CPW bietet hervorragende Sonden-Pad-Übergänge.
CPW-zu-Mikrostreifen-, CPW-zu-Hohlleiter- und CPW-zu-Koax-Übergänge für Systemintegration.
Bei 28GHz mit εr=3,5, λg ≈ 5,7mm → Via-Abstand ≤ 0,57mm
Nah genug für Modusunterdrückung, weit genug um Feldstörungen zu vermeiden
Reduziert Via-Induktivität; 8-10mil Durchmesser typisch für mmWave
Immer mit Feldsolver verifizieren; dies sind Ausgangspunkte
Bei GCPW ohne Via-Stitching kann ein parasitärer Parallelplattenmodus zwischen der koplanaren Masse und der unteren Masse propagieren, was zu Resonanzen und Verlusten führt. Verwenden Sie Via-Zäune, um die Massen kurzzuschließen und diesen Modus zu unterdrücken, besonders über 10GHz.
| Parameter | GCPW | Mikrostreifen | Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| Frequenzbereich | DC to 100+ GHz | DC to ~40 GHz | CPW skaliert besser bei mmWave |
| Dispersion | Niedriger | Höher | Bessere Pulsform bei hoher Freq |
| Bauteilmontage | Direkt (kein Via) | Via zur Masse | Einfachere SMT-Integration |
| Massedefinition | Lokal (koplanar) | Erfordert Via | Besser für HF-Übergänge |
| Routing-Dichte | Niedriger | Höher | CPW benötigt koplanare Massen |
| Designkomplexität | Höher | Niedriger | Via-Zäune erforderlich |
Ein Koplanar-Wellenleiter ist eine Übertragungsleitung, bei der die Signalspur und die Masseleiter auf derselben Schicht liegen, wobei die Signalspur zwischen zwei durch Spalte getrennten Massebereichen liegt. Er bietet einfache Integration mit oberflächenmontierten Komponenten und gute Leistung bei mmWave-Frequenzen. Das elektrische Feld ist in den Spalten konzentriert.
Standard-CPW hat Masseflächen nur auf der Signalschicht (koplanare Masse). GCPW (Grounded CPW) fügt eine Massefläche auf der unteren Schicht hinzu, die über Vias mit den koplanaren Massen verbunden ist. GCPW bietet bessere Abschirmung, geringere Strahlungsverluste und konsistentere Impedanz, was es für die meisten PCB-Anwendungen bevorzugt macht.
CPW wird bevorzugt, wenn: (1) Betrieb über 10GHz, wo Mikrostreifenverluste zunehmen, (2) einfache Verbindung zu oberflächenmontierten Komponenten ohne Vias benötigt wird, (3) Übergänge zwischen verschiedenen Übertragungsleitungstypen entworfen werden, (4) reduzierte Dispersion bei hohen Frequenzen gewünscht wird, oder (5) enge Massedefinition in der Nähe von Signalspuren erforderlich ist.
Die CPW-Impedanz wird durch das Verhältnis von Signalbreite (W) zu Spaltbreite (G) gesteuert: breitere Spalte oder schmaleres Signal = höhere Impedanz. Für GCPW ist auch die Substrathöhe (H) wichtig: dünneres Substrat = niedrigere Impedanz. Typische Abmessungen für 50Ω auf FR-4: W=10mil, G=5mil, oder nach Ihrem Substrat anpassen.
Via-Zäune sind Reihen von Masse-Vias, die entlang beider Seiten einer GCPW-Leitung platziert werden und die koplanaren Massen mit der unteren Massefläche verbinden. Sie unterdrücken Parallelplattenmodi, reduzieren Übersprechen und verbessern die Isolation. Platzieren Sie Vias im Abstand von λ/10 oder weniger für Frequenzen über 10GHz, um Modenkonversion zu verhindern.
Vergleichen Sie CPW mit traditionellem Mikrostreifen für niedrigere Frequenzdesigns.
Abgeschirmte Innenschichtleiterbahnen mit vollständiger Masseflächenabdeckung.
100Ω Differenzialpaare für Hochgeschwindigkeits-serielle Schnittstellen.
Vollständige Referenz von Impedanzgleichungen und Designformeln.
Vollständiger Leitfaden von DC bis mmWave-Frequenzen.
Masse-Vias für GCPW-Modusunterdrückung.
Oberflächenrauheit und Leiterverluste bei HF.
Vollständige A-Z-Referenz für HF- und PCB-Begriffe.