根据频率、隔离和制造要求选择合适的CPW变体
仅具有共面接地的信号,无底部接地平面
芯片探针、倒装芯片、简单射频
具有底部接地平面和缝合过孔的CPW
大多数PCB射频设计、5G、毫米波
导体背板CPW,有底部接地但无顶部过孔缝合
功率放大器、热管理
简化:Z₀ ≈ (60/√εeff) × ln(2(1+√k)/(1-√k)) 用于实际使用
经验法则:Z₀_gcpw ≈ 0.7 - 0.85 × Z₀_cpw
28GHz、39GHz和60GHz天线馈电和转换。GCPW在毫米波下提供低损耗。
77GHz ADAS雷达系统,使用GCPW用于天线阵列馈电和功率分配器。
晶圆上测试和倒装芯片安装。CPW提供出色的探针焊盘转换。
CPW到微带线、CPW到波导和CPW到同轴转换,用于系统集成。
在28GHz,εr=3.5时,λg ≈ 5.7mm → 过孔间距 ≤ 0.57mm
足够近以抑制模式,足够远以避免场干扰
减少过孔电感;毫米波典型8-10mil直径
始终使用场求解器验证;这些是起点
在没有过孔缝合的GCPW中,寄生平行板模式可以在共面接地和底部接地之间传播,导致谐振和损耗。使用过孔栅栏将接地短接在一起并抑制此模式,特别是在10GHz以上。
| 参数 | GCPW | 微带线 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 频率范围 | DC to 100+ GHz | DC to ~40 GHz | CPW在毫米波下扩展性更好 |
| 色散 | 较低 | 较高 | 高频下脉冲形状更好 |
| 元件安装 | 直接(无过孔) | 通过过孔接地 | 更容易的SMT集成 |
| 接地定义 | 局部(共面) | 需要过孔 | 更适合射频转换 |
| 布线密度 | 较低 | 较高 | CPW需要共面接地 |
| 设计复杂度 | 较高 | 较低 | 需要过孔栅栏 |
共面波导是一种传输线,其中信号走线和接地导体位于同一层,信号走线位于两个由间隙分隔的接地区域之间。它易于与表面贴装元件集成,在毫米波频率下性能良好。电场集中在间隙中。
标准CPW仅在信号层有接地平面(共面接地)。GCPW(接地CPW)在下层添加接地平面,通过过孔连接到共面接地。GCPW提供更好的屏蔽、更低的辐射损耗和更一致的阻抗,使其成为大多数PCB应用的首选。
在以下情况下首选CPW:(1)工作在10GHz以上,微带线损耗增加时;(2)需要轻松连接表面贴装元件而无需过孔;(3)设计不同传输线类型之间的转换;(4)希望在高频下减少色散;(5)需要在信号走线附近紧密定义接地。
CPW阻抗由信号宽度(W)与间隙宽度(G)的比率控制:间隙越宽或信号越窄=阻抗越高。对于GCPW,基板高度(H)也很重要:基板越薄=阻抗越低。FR-4上50Ω的典型尺寸:W=10mil,G=5mil,或根据您的基板调整。
过孔栅栏是沿GCPW线两侧放置的接地过孔行,连接共面接地到底部接地平面。它们抑制平行板模式,减少串扰,改善隔离。在10GHz以上的频率下,将过孔间距设置为λ/10或更小,以防止模式转换。