Проектируйте линии передачи CPW, GCPW и CBCPW для RF, mmWave и 5G приложений. Рассчитайте импеданс, эффективную диэлектрическую проницаемость и оптимизируйте геометрию для частот до 100+ ГГц.
Поперечное сечение GCPW (заземленный компланарный волновод)
Выберите подходящий вариант CPW на основе требований к частоте, изоляции и производству
Сигнал только с компланарными заземлениями, без нижней плоскости заземления
Зондирование чипов, флип-чип, простой RF
CPW с нижней плоскостью заземления и сшивающими переходными отверстиями
Большинство PCB RF проектов, 5G, mmWave
CPW с проводящей подложкой, нижнее заземление без верхней сшивки переходными отверстиями
Усилители мощности, управление теплом
Упрощенно: Z₀ ≈ (60/√εeff) × ln(2(1+√k)/(1-√k)) для практического использования
Эмпирическое правило: Z₀_gcpw ≈ 0,7 - 0,85 × Z₀_cpw
Питания и переходы антенн 28ГГц, 39ГГц и 60ГГц. GCPW обеспечивает низкие потери на ммВолнах.
Радарные системы ADAS 77ГГц, использующие GCPW для питания антенных решеток и делителей мощности.
Тестирование на пластине и монтаж флип-чипом. CPW обеспечивает отличные переходы зонд-контактная площадка.
Переходы CPW-микрополосковая, CPW-волновод и CPW-коаксиал для системной интеграции.
При 28ГГц с εr=3.5, λg ≈ 5.7mm → шаг переходных отверстий ≤ 0.57mm
Достаточно близко для подавления режима, достаточно далеко, чтобы избежать нарушения поля
Уменьшает индуктивность переходного отверстия; типичный диаметр 8-10mil для ммВолн
Всегда проверяйте с помощью решателя поля; это отправные точки
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.
| Параметр | GCPW | Микрополосковая | Примечания |
|---|---|---|---|
| Диапазон частот | DC to 100+ GHz | DC to ~40 GHz | CPW лучше масштабируется на мм-волнах |
| Дисперсия | Ниже | Выше | Лучшая форма импульса на высоких частотах |
| Монтаж компонентов | Прямой (без переходного отверстия) | Переходное отверстие к земле | Более простая интеграция SMT |
| Определение заземления | Локальное (компланарное) | Требуется переходное отверстие | Лучше для RF переходов |
| Плотность разводки | Ниже | Выше | CPW требует компланарных заземлений |
| Сложность проектирования | Выше | Ниже | Требуются ограждения переходных отверстий |
Компланарный волновод - это линия передачи, где сигнальная дорожка и проводники заземления находятся на одном слое, с сигнальной дорожкой между двумя областями заземления, разделенными зазорами. Он обеспечивает легкую интеграцию с компонентами поверхностного монтажа и хорошую производительность на mmWave частотах. Электрическое поле сконцентрировано в зазорах.
Стандартный CPW имеет плоскости заземления только на сигнальном слое (компланарные заземления). GCPW (заземленный CPW) добавляет плоскость заземления на нижнем слое, соединенную с компланарными заземлениями через переходные отверстия. GCPW обеспечивает лучшее экранирование, меньшие потери на излучение и более постоянный импеданс, что делает его предпочтительным для большинства PCB приложений.
CPW предпочтителен когда: (1) работа выше 10ГГц, где потери микрополосковой увеличиваются, (2) необходимо легкое подключение к компонентам поверхностного монтажа без переходных отверстий, (3) проектирование переходов между различными типами линий передачи, (4) желание уменьшить дисперсию на высоких частотах, или (5) требуется точное определение заземления рядом с сигнальными дорожками.
Импеданс CPW контролируется соотношением ширины сигнала (W) к ширине зазора (G): более широкие зазоры или более узкий сигнал = более высокий импеданс. Для GCPW также важна высота подложки (H): более тонкая подложка = более низкий импеданс. Типичные размеры для 50Ω на FR-4: W=10mil, G=5mil, или настройте в зависимости от вашей подложки.
Ограждения переходных отверстий - это ряды заземляющих переходных отверстий, размещенных вдоль обеих сторон линии GCPW, соединяющих компланарные заземления с нижней плоскостью заземления. Они подавляют режимы параллельных пластин, уменьшают перекрестные помехи и улучшают изоляцию. Размещайте переходные отверстия на расстоянии λ/10 или ближе для частот выше 10ГГц, чтобы предотвратить преобразование режимов.
Сравните CPW с традиционной микрополосковой линией для низкочастотных проектов.
Экранированные трассы внутреннего слоя с полным покрытием плоскости заземления.
Дифференциальные пары 100Ω для высокоскоростных последовательных интерфейсов.
Полный справочник уравнений импеданса и формул проектирования.
Полное руководство от DC до ммВолновых частот.
Заземляющие переходные отверстия для подавления режимов GCPW.
Шероховатость поверхности и потери проводника на РЧ.
Полный справочник терминов RF и PCB от А до Я.