50欧阻抗天线设计.doc

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资源描述

1、 两层板(双面板)如何控制 50 欧特性阻抗的设计技巧我们都知道,在射频电路的设计过程中,走线保持 50 欧姆的特性阻抗是一件很重要的事情,尤其是在 Wi-Fi 产品的射频电路设计过程中,由于工作频率很高(2.4GHz 或者 5.8GHz),特性阻抗的控制就显得更加重要了。如果特性阻抗没有很好的控制在 50 欧姆,那么将会给射频工程师的工作带来很大的麻烦。什么是特性阻抗?是指当导体中有电子”讯号”波形之传播时,其电压对电流的比值称为”阻抗Impedance”。由于交流电路中或在高频情况下,原已混杂有其它因素(如容抗、感抗等)的”Resistance”,已不再只是简单直流电的”欧姆电阻”(Ohm

2、icResistance),故在电路中不宜再称为”电阻”,而应改称为”阻抗”。不过到了真正用到”Impedance 阻抗”的交流电情况时,免不了会造成混淆,为了有所区别起见,只好将电子讯号者称为”特性阻抗”。电路板线路中的讯号传播时,影响其”特性阻抗”的因素有线路的截面积,线路与接地层之间绝绿材质的厚度,以及其介质常数等三项。目前已有许多高频高传输速度的板子,已要求”特性阻抗”须控制在某一范围之内,则板子在制造过程中,必须认真考虑上述三项重要的参数以及其它配合的条件。两层板如何有效的控制特性阻抗?在四层板或者六层板的时候,我们一般会在顶层(top)走射频的线,然后再第二层会是完整的地平面,这样

3、顶层和第二层的之间的电介质是很薄的,顶层的线不用很宽就可以满足50 欧姆的特性阻抗(在其他情况相同的情况下,走线越宽,特性阻抗越小)。但是,在两层板的情况下,就不一样了。两层板时,为了保证电路板的强度,我们不可能用很薄的电路板去做,这时,顶层和底层(参考面)之间的间距就会很大,如果还是用原来的办法控制 50 欧姆的特性阻抗,那么顶层的走线必须很宽。例如我们假设板子的厚度是39.6mil(1mm),按照常规的做法,在 Polar 中设计,如下图线宽 70mil,这是一个近乎荒谬的结论,简直令人抓狂。在 2.4GHz 或者 5GHz 频段,各种元件的引脚都是很小的,70mil 的走线是无法实现的,

4、于是,我们必须寻找另外一种解决方案。运行 Polar 软件,选择 Surface Coplanar Line 这个模型,如下图令 Height(H)=39.6mil, Track(W)=30mil, Track(W1)=30mil, Ground Plane 处打勾,Thickness=1OZ=1.4mil, Separation(S)=7mil, Dielectric(Er)=4.2, 如下图然后点击“Press To Caculate”,在弹出的对话框中点击“Continue”,如下图最终,我们计算出这种情况下的传输线特性阻抗为 52.14 欧姆,符合要求,如下图:这样,我们采用 Surf

5、ace Coplanar Line 这种模型,就可以很好的控制两层板(双面板)的特性阻抗,在上面的例子中,我们使用 30mil 的线宽就可以获得 50 欧姆的特性阻抗_手机布线宽度?匹配 50 欧!如果是 6 层板!走线宽度 L1=mil?L2=mil?L4=mil?各为多少?如果是 8 层板!走线宽度 L1=mil?L2=mil?L5=mil?各为多少?用阻抗线软件算一下就行,或和板厂的计算至有差异,主要是介质,及层间厚度,可以问板厂索取这些资料。最好和 PCB 厂家联系一下,根据材料的介电常数、层叠厚度计算。最好要 PCB 厂给出板子的参数,什么类型的板子?每层间距?铜皮厚度这样输入到阻抗

6、计算软件里就出来了,不过好多东西还是要经验的,例如:FR4-PCB 的 Er 取多少呢?等等我来回答:FR4 的 Er 一般为 3.84.3,我取 4.2,6 层板的板厚一般为 0.8mm,8 层板一般为1mm,首先你要保证板厚,然后根据软件的 W,H,T,Er 来计算阻抗。你是先知道 50ohm 阻抗的,然后推算其中的 H 和 W,T 一般取 1mil,整个板子应该是对称结构。一般经验值microtrip 为 45mil,PA 以后到天线部分为 8milYISH8mil 以上。stripline 要根据是否挖铜来计算。不挖铜就是软件的对称带状线计算方法。一般内层信号的会衰减。8mil 不对!

7、要考虑到是否挖铜!还有每层宽都不同!介质厚度、铜箔厚度没有定论,看你设计时怎么安排了。层为例,一般铜箔或,两侧介质,和厚度也可选,具体看厂家参数了。俺不懂原理RF 信号阻抗要控制在 50ohm+/-10%:个人经验线宽:微带线:8 层板 18MIL 6 层板 12MIL带状线:8 层板 6MIL 6 层板 5MIL请批评指正!请问上面的微带线和带状线在 layout 中你怎样去设计和区分?其实在设计 pcb 走线的时候我们首先就可以控制它的阻抗一般阻抗控制再 50ohm 以内的话线宽设置是 20mil,pcb 材料一般是用 FR4.介电常数是 3.84.3,板厚是 1mm。铜箔厚度是 35um

8、70umCC2430 用陶瓷天线性能还不如 PCB 天线CC2430 用陶瓷天线是-26dBm,传输距离只有 10 米左右。而用 PCB 天线则有-17dBm,传输距离有 37 米左右。听说 CC2430 不加 PA 能做到 100 米,不知是否确实如此,用的是什么天线?应该是陶瓷天线的谐振点不对,通常 PCB 天线的谐振频率比工作频率高一些,可以在天线另一端加一小段走线,微调谐振频率要自己调谐振与阻抗匹配。陶瓷天线的增益比较低,而 PCB 天线却可以将增益做得较高,实际使用中要注意匹配以及选择带宽、中心频率适当的天线,有些山寨天线是很差的。陶瓷天线的增益比较低,而 PCB 天线却可以将增益做

9、得较高,实际使用中要注意匹配以及选择带宽、中心频率适当的天线,有些山寨天线是很差的。PCB 天线用的是 TI 的倒 F 型,陶瓷天线用的是 an9520,应该是没有匹配好。经过调整陶瓷天线的方向,现在和 PCB 天线基本相同,匹配还有调整的空间。希望能达到 50 米。目前测试只有 22 米陶瓷天线的效果对匹配非常敏感,而且在实际应用时其方向性往往比较强。CC2530 PCB 天线 也就 37 米的样子天线中的铺地,很讲究我的平行线传输知识懂的不多,不过发现一个很有趣的现象:PCB 天线下方从来不铺地,而馈线下方都是铺上地的,因此馈线再长再细阻抗也比天线小很多。可以这么理解吗?PCB 天线的走线

10、一般要有进空区(所以有时天线下不铺地),是为了防止地将信号散弹,影响接收效果,使全向天线有方向性了。馈线下方铺地是为了将传输线阻抗匹配到 50 欧姆,不至于将信号在线上损失掉,从而影响接收。理论上讲馈线应该越短越好。但是现实中做不到,只能根据实际情况和经验了。天线和馈电的参数不是一会儿是,前者是为了将能量辐射出去,而后者是为了保证能量的传输同时尽量减小损耗。 馈线下方有地这是微带线自身的结构特性,在介质基板选定时,线宽与其特性阻抗成反比,其辐射的能量很小,起的是能量传输的作用。天线的下方有没有地、天线的输入阻抗的大小是与具体的天线形式有直接关系的,对于手机上常用的 PIFA而言,如果下方有了地,它就不再是 PIFA 了,其辐射特性也完全变了。而对于常规的矩形微带贴片天线而言,如果辐射贴片下方没有地它也就完全不是那么回事儿了。多谢楼上两位。我用的天线不是标准 50 欧姆的,而是直接匹配到一对差分端口上的双极性天线。阻抗大概要 200 多欧姆。我已经用 ADS 将天线调匹配,现在还需要引两根馈线连接端口和天线。估计采用宽 0.3 毫米,长度最长不超过 3 毫米,敷铜厚度 0.06 毫米的 PCB 走线,反面的 BOTTOM 层铺地,阻抗可以忽略不计吗? 我用 ADS 的那个 LINECAL 工具貌似只能算不铺地情况下的。把你的模型放到 HFSS 里计算一下不就知道了?

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