Concevez des lignes de transmission CPW, GCPW et CBCPW pour les applications RF, mmWave et 5G. Calculez l'impédance, la permittivité effective et optimisez la géométrie pour des fréquences jusqu'à 100+ GHz.
Section transversale GCPW (Guide d'ondes coplanaire mis à la terre)
Choisissez la bonne variante CPW en fonction de vos exigences de fréquence, d'isolation et de fabrication
Signal avec masses coplanaires uniquement, pas de plan de masse inférieur
Test de puces, flip-chip, RF simple
CPW avec plan de masse inférieur et vias de couture
La plupart des conceptions RF PCB, 5G, mmWave
CPW à support conducteur, masse inférieure sans couture de vias supérieure
Amplificateurs de puissance, gestion thermique
Simplifié : Z₀ ≈ (60/√εeff) × ln(2(1+√k)/(1-√k)) pour usage pratique
Règle empirique : Z₀_gcpw ≈ 0,7 - 0,85 × Z₀_cpw
Alimentations et transitions d'antenne 28GHz, 39GHz et 60GHz. GCPW offre de faibles pertes en mmWave.
Systèmes radar ADAS 77GHz utilisant GCPW pour les alimentations de réseaux d'antennes et les diviseurs de puissance.
Tests sur tranche et montage flip-chip. CPW offre d'excellentes transitions sonde-pad.
Transitions CPW-microstrip, CPW-guide d'ondes et CPW-coaxial pour l'intégration système.
À 28GHz avec εr=3,5, λg ≈ 5,7mm → pas des vias ≤ 0,57mm
Assez proche pour la suppression de mode, assez loin pour éviter la perturbation du champ
Réduit l'inductance du via ; diamètre typique de 8-10mil pour mmWave
Toujours vérifier avec un solveur de champ ; ce sont des points de départ
Dans le GCPW sans couture de vias, un mode de plaque parallèle parasite peut se propager entre la masse coplanaire et la masse inférieure, provoquant des résonances et des pertes. Utilisez des clôtures de vias pour court-circuiter les masses ensemble et supprimer ce mode, surtout au-dessus de 10GHz.
| Paramètre | GCPW | Microstrip | Notes |
|---|---|---|---|
| Plage de fréquences | DC to 100+ GHz | DC to ~40 GHz | CPW s'adapte mieux en mmWave |
| Dispersion | Plus faible | Plus élevée | Meilleure forme d'impulsion à haute fréq |
| Montage de composants | Direct (sans via) | Via vers masse | Intégration SMT plus facile |
| Définition de masse | Local (coplanaire) | Nécessite via | Mieux pour les transitions RF |
| Densité de routage | Plus faible | Plus élevée | CPW nécessite masses coplanaires |
| Complexité de conception | Plus élevée | Plus faible | Clôtures de vias requises |
Un guide d'ondes coplanaire est une ligne de transmission où la trace de signal et les conducteurs de masse sont sur la même couche, avec la trace de signal entre deux zones de masse séparées par des espaces. Il offre une intégration facile avec les composants montés en surface et de bonnes performances aux fréquences mmWave. Le champ électrique est concentré dans les espaces.
Le CPW standard n'a des plans de masse que sur la couche de signal (masses coplanaires). Le GCPW (CPW mis à la terre) ajoute un plan de masse sur la couche inférieure, connecté aux masses coplanaires via des vias. Le GCPW offre un meilleur blindage, des pertes de rayonnement plus faibles et une impédance plus cohérente, ce qui le rend préféré pour la plupart des applications PCB.
Le CPW est préféré lorsque : (1) fonctionnement au-dessus de 10GHz où les pertes du microstrip augmentent, (2) besoin d'une connexion facile aux composants montés en surface sans vias, (3) conception de transitions entre différents types de lignes de transmission, (4) réduction de la dispersion souhaitée aux hautes fréquences, ou (5) définition de masse précise nécessaire près des traces de signal.
L'impédance CPW est contrôlée par le rapport de la largeur du signal (W) à la largeur de l'espace (G) : espaces plus larges ou signal plus étroit = impédance plus élevée. Pour le GCPW, la hauteur du substrat (H) compte également : substrat plus mince = impédance plus faible. Dimensions typiques pour 50Ω sur FR-4 : W=10mil, G=5mil, ou ajuster selon votre substrat.
Les clôtures de vias sont des rangées de vias de masse placées le long des deux côtés d'une ligne GCPW, connectant les masses coplanaires au plan de masse inférieur. Elles suppriment les modes de plaques parallèles, réduisent la diaphonie et améliorent l'isolation. Espacez les vias à λ/10 ou moins pour les fréquences supérieures à 10GHz pour éviter la conversion de mode.
Comparez CPW avec le microstrip traditionnel pour les conceptions à basse fréquence.
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