Diseñe líneas de transmisión CPW, GCPW y CBCPW para aplicaciones RF, mmWave y 5G. Calcule la impedancia, la permitividad efectiva y optimice la geometría para frecuencias de hasta 100+ GHz.
Sección transversal GCPW (Guía de ondas coplanar con tierra)
Elija la variante CPW adecuada según sus requisitos de frecuencia, aislamiento y fabricación
Señal con tierras coplanares solamente, sin plano de tierra inferior
Sondeo de chips, flip-chip, RF simple
CPW con plano de tierra inferior y vías de cosido
La mayoría de diseños RF PCB, 5G, mmWave
CPW con respaldo conductor, tierra inferior sin cosido de vías superior
Amplificadores de potencia, gestión térmica
Simplificado: Z₀ ≈ (60/√εeff) × ln(2(1+√k)/(1-√k)) para uso práctico
Regla general: Z₀_gcpw ≈ 0,7 - 0,85 × Z₀_cpw
Alimentaciones y transiciones de antena de 28GHz, 39GHz y 60GHz. GCPW proporciona baja pérdida en mmWave.
Sistemas de radar ADAS de 77GHz usando GCPW para alimentaciones de matriz de antenas y divisores de potencia.
Pruebas en oblea y montaje flip-chip. CPW proporciona excelentes transiciones de sonda a pad.
Transiciones CPW a microstrip, CPW a guía de ondas y CPW a coaxial para integración de sistemas.
A 28GHz con εr=3.5, λg ≈ 5.7mm → paso de vías ≤ 0.57mm
Lo suficientemente cerca para supresión de modo, lo suficientemente lejos para evitar perturbación de campo
Reduce la inductancia de vía; diámetro típico de 8-10mil para mmWave
Siempre verifique con solucionador de campo; estos son puntos de partida
In GCPW without via stitching, a parasitic parallel-plate mode can propagate between the coplanar ground and bottom ground, causing resonances and loss. Use via fences to short the grounds together and suppress this mode, especially above 10GHz.
| Parámetro | GCPW | Microstrip | Notas |
|---|---|---|---|
| Rango de frecuencia | DC to 100+ GHz | DC to ~40 GHz | CPW escala mejor en mmWave |
| Dispersión | Menor | Mayor | Mejor forma de pulso a alta frecuencia |
| Montaje de componentes | Directo (sin vía) | Vía a tierra | Integración SMT más fácil |
| Definición de tierra | Local (coplanar) | Requiere vía | Mejor para transiciones RF |
| Densidad de enrutamiento | Menor | Mayor | CPW necesita tierras coplanares |
| Complejidad de diseño | Mayor | Menor | Cercas de vías requeridas |
Una guía de ondas coplanar es una línea de transmisión donde la traza de señal y los conductores de tierra están en la misma capa, con la traza de señal entre dos áreas de tierra separadas por espacios. Ofrece fácil integración con componentes de montaje superficial y buen rendimiento en frecuencias mmWave. El campo eléctrico se concentra en los espacios.
El CPW estándar tiene planos de tierra solo en la capa de señal (tierras coplanares). GCPW (CPW con tierra) añade un plano de tierra en la capa inferior, conectado a las tierras coplanares mediante vías. GCPW proporciona mejor blindaje, menores pérdidas de radiación e impedancia más consistente, lo que lo hace preferido para la mayoría de aplicaciones PCB.
CPW es preferido cuando: (1) operando por encima de 10GHz donde las pérdidas de microstrip aumentan, (2) se necesita conexión fácil a componentes de montaje superficial sin vías, (3) diseñando transiciones entre diferentes tipos de líneas de transmisión, (4) se desea dispersión reducida en altas frecuencias, o (5) se requiere definición de tierra precisa cerca de trazas de señal.
La impedancia CPW se controla por la relación del ancho de señal (W) al ancho de espacio (G): espacios más anchos o señal más estrecha = mayor impedancia. Para GCPW, la altura del sustrato (H) también importa: sustrato más delgado = menor impedancia. Dimensiones típicas para 50Ω en FR-4: W=10mil, G=5mil, o ajustar según su sustrato.
Las cercas de vías son filas de vías de tierra colocadas a lo largo de ambos lados de una línea GCPW, conectando las tierras coplanares al plano de tierra inferior. Suprimen modos de placa paralela, reducen crosstalk y mejoran el aislamiento. Espacie las vías a λ/10 o más cerca para frecuencias por encima de 10GHz para evitar conversión de modo.
Compare CPW con microstrip tradicional para diseños de baja frecuencia.
Trazas de capa interna blindadas con cobertura completa de plano de tierra.
Pares diferenciales de 100Ω para interfaces serie de alta velocidad.
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