Projete linhas de transmissão CPW, GCPW e CBCPW para aplicações RF, mmWave e 5G. Calcule a impedância, a permissividade efetiva e otimize a geometria para frequências de até 100+ GHz.
Seção transversal GCPW (Guia de ondas coplanar aterrado)
Escolha a variante CPW certa com base em seus requisitos de frequência, isolamento e fabricação
Sinal com terras coplanares apenas, sem plano de terra inferior
Sondagem de chips, flip-chip, RF simples
CPW com plano de terra inferior e vias de costura
A maioria dos projetos RF PCB, 5G, mmWave
CPW com suporte condutor, terra inferior sem costura de vias superior
Amplificadores de potência, gestão térmica
Simplificado: Z₀ ≈ (60/√εeff) × ln(2(1+√k)/(1-√k)) para uso prático
Regra geral: Z₀_gcpw ≈ 0,7 - 0,85 × Z₀_cpw
Alimentações e transições de antena de 28GHz, 39GHz e 60GHz. GCPW fornece baixa perda em mmWave.
Sistemas de radar ADAS de 77GHz usando GCPW para alimentações de matriz de antenas e divisores de potência.
Testes em wafer e montagem flip-chip. CPW fornece excelentes transições de sonda para pad.
Transições CPW para microstrip, CPW para guia de ondas e CPW para coaxial para integração de sistemas.
A 28GHz com εr=3.5, λg ≈ 5.7mm → passo de vias ≤ 0.57mm
Perto o suficiente para supressão de modo, longe o suficiente para evitar perturbação de campo
Reduz a indutância de via; diâmetro típico de 8-10mil para mmWave
Sempre verifique com solucionador de campo; estes são pontos 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.
| Parâmetro | GCPW | Microstrip | Notas |
|---|---|---|---|
| Faixa de frequência | DC to 100+ GHz | DC to ~40 GHz | CPW escala melhor em mmWave |
| Dispersão | Menor | Maior | Melhor forma de pulso em alta frequência |
| Montagem de componentes | Direto (sem via) | Via para terra | Integração SMT mais fácil |
| Definição de terra | Local (coplanar) | Requer via | Melhor para transições RF |
| Densidade de roteamento | Menor | Maior | CPW precisa de terras coplanares |
| Complexidade de projeto | Maior | Menor | Cercas de vias necessárias |
Um guia de ondas coplanar é uma linha de transmissão onde a trilha de sinal e os condutores de terra estão na mesma camada, com a trilha de sinal entre duas áreas de terra separadas por espaços. Oferece fácil integração com componentes de montagem em superfície e bom desempenho em frequências mmWave. O campo elétrico se concentra nos espaços.
O CPW padrão tem planos de terra apenas na camada de sinal (terras coplanares). GCPW (CPW aterrado) adiciona um plano de terra na camada inferior, conectado às terras coplanares através de vias. GCPW fornece melhor blindagem, menores perdas de radiação e impedância mais consistente, tornando-o preferido para a maioria das aplicações PCB.
CPW é preferido quando: (1) operando acima de 10GHz onde as perdas de microstrip aumentam, (2) precisando de conexão fácil a componentes de montagem em superfície sem vias, (3) projetando transições entre diferentes tipos de linhas de transmissão, (4) querendo dispersão reduzida em altas frequências, ou (5) requerendo definição de terra precisa perto de trilhas de sinal.
A impedância CPW é controlada pela razão da largura do sinal (W) para a largura do espaço (G): espaços mais largos ou sinal mais estreito = maior impedância. Para GCPW, a altura do substrato (H) também importa: substrato mais fino = menor impedância. Dimensões típicas para 50Ω em FR-4: W=10mil, G=5mil, ou ajustar com base no seu substrato.
Cercas de vias são filas de vias de terra colocadas ao longo de ambos os lados de uma linha GCPW, conectando as terras coplanares ao plano de terra inferior. Elas suprimem modos de placa paralela, reduzem crosstalk e melhoram o isolamento. Espaçe as vias em λ/10 ou mais próximo para frequências acima de 10GHz para evitar conversão de modo.
Compare CPW com microstrip tradicional para projetos de baixa frequência.
Trilhas de camada interna blindadas com cobertura completa de plano de terra.
Pares diferenciais de 100Ω para interfaces seriais de alta velocidade.
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Guia completo de DC a frequências mmWave.
Vias de aterramento para supressão de modos GCPW.
Rugosidade superficial e perdas de condutor em RF.
Referência completa A-Z de termos RF e PCB.