用于RF部件的快周转PCB应该怎样来制作
采用低成本pcb（印刷电路板），几个小时内就可以很容易用几乎任何cad软件（甚至免费软件）设计出一块电路板。只需两天时间，在自己的案头就能完成原型板。很多软件包都有不错的设计规则，大多数pcb制造商可以制作出低至0.006 英寸线宽和线距。
这种精度对低频电路没有一点问题，但rf电路一般需要50ω的走线才能正常运行。部件体积越来越小，但物理定律不会改变。因此， 今天0.062英寸厚原型板上的一根微带走线尺寸为0.11英寸宽，而30年前也是0.11英寸。但很多smt（表面组装技术）元件都要比其前代元件小得多，因此，用于rf原型的低成本双面板似乎不适合于今天的小型smt元件。
采用一种cpwg（接地共面波导）结构，可以在pcb上制作出50ω的rf走线。cpwg结构可以制作出所需要的走线，其宽度小于微带结构的走线。
将顶层板上的一块接地铜箔靠近一个微带线，就增加了微带结构的电容。为做到补偿并将整个结构保持在50ω，必须降低中心走线宽度到某点，使之有更高电感。
如何设计出低成本和快速pcb工艺的cpwg结构？网上可以找到很多cpwg计算器，但当地层间距小于约走线宽度的30%？50%时，这些计算器就会失效，因为电路板上铜箔走线的高度成为了一个显着因素。它增加的电容超过了计算器的假设值。因此，这些计算器设计的走线有过高的电容，使之阻抗降低到50ω以下。这些公式可回溯到很多年前的ic设计。
很多计算器中的公式已不能使用，因为今天的pcb板与ic有本质区别。在pcb板上用窄的间距-中心线比率，正确地设计一个cpwg的最佳方式是使用一种全3维的电磁仿真器。本例提供了一些常见结构的值。
将走线最小间距保持在6 mil，我仿真、制作和测试了一个cpwg结构。对于常见的0.062英寸厚的fr-4 pcb材料，一根宽度为0.032英寸、间距为0.006英寸的走线最接近于50ω。在6 ghz时，走线上的回波损耗优于40 db。
这种方案好于采用0.11英寸宽走线的方法，并兼容smt元件。0603尺寸的smt元件和常见的sma（表面组装组件）板边连接器都能完美地配合这种线。图1用做好的pcb比较了多种常见rf部件。对于焊盘尺寸大于0.032英寸走线宽度的部件，只要增加距顶层板接地面的间隙就能补偿。例如，将距一只0805 smt焊盘的顶层间隙增加到大约0.008英寸，并将一个1206 smt元件焊盘的顶层间隙增加到0.012英寸，就可以防止焊盘电容过高。
为符合一般的设计规则，我在测试pcb上将铜箔从布好的电路板边缘拉回0.01英寸。不过，这种拉回以及板边安装的连接器都为转换增加了少量电感。在走线尽端的板边连接器中间的粗管脚增加了额外电容，提供内置的电容补偿。将管脚截短到原长的约一半，可以获得大致相当的电容，以平衡转换电感。
cpwg结构需要走线下有一个实心接地层；在顶层走线下方的底层接地面上留下开口，就为结构增加了一个不小的电感，降低了高频性能。另外还需要用一些过孔，将顶层接地面与底层接地面“缝合”起来。这种缝合过孔的布放不要超过电路所用最高频率波长的八分之一。注意在频率高于10 ghz时，0.1英寸间距就能很好地工作。
缝合过孔到中心走线的间距遵守相同的间距规则。走线上可以很容易布放足够正常工作的过孔。
如果没有足够的过孔，则在s21的传输特性中会看到一个微小但是快速的0.5db到1db下降，而不是随频率的一个线性损失斜坡。用一台vna（矢量网络分析仪）就可以立即看到这个效应。对测试板的测量表明，在3 ghz时损失约为0.25 db/in，而在10 ghz时损失为1 db/in，包括了两个板边连接器。
如要用窄于0.032英寸的焊盘与smt器件或ic连接，可根据需要收窄中心导体，并尽可能靠近器件。如果实际的不连续性很小，那么当频率不是非常高时，它的作用可以忽略不计。
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采用一种cpwg（接地共面波导）结构，可以在pcb上制作出50ω的rf走线。cpwg结构可以制作出所需要的走线，其宽度小于微带结构的走线。
将顶层板上的一块接地铜箔靠近一个微带线，就增加了微带结构的电容。为做到补偿并将整个结构保持在50ω，必须降低中心走线宽度到某点，使之有更高电感。
如何设计出低成本和快速pcb工艺的cpwg结构？网上可以找到很多cpwg计算器，但当地层间距小于约走线宽度的30%？50%时，这些计算器就会失效，因为电路板上铜箔走线的高度成为了一个显着因素。它增加的电容超过了计算器的假设值。因此，这些计算器设计的走线有过高的电容，使之阻抗降低到50ω以下。这些公式可回溯到很多年前的ic设计。
很多计算器中的公式已不能使用，因为今天的pcb板与ic有本质区别。在pcb板上用窄的间距-中心线比率，正确地设计一个cpwg的最佳方式是使用一种全3维的电磁仿真器。本例提供了一些常见结构的值。
将走线最小间距保持在6 mil，我仿真、制作和测试了一个cpwg结构。对于常见的0.062英寸厚的fr-4 pcb材料，一根宽度为0.032英寸、间距为0.006英寸的走线最接近于50ω。在6 ghz时，走线上的回波损耗优于40 db。
这种方案好于采用0.11英寸宽走线的方法，并兼容smt元件。0603尺寸的smt元件和常见的sma（表面组装组件）板边连接器都能完美地配合这种线。图1用做好的pcb比较了多种常见rf部件。对于焊盘尺寸大于0.032英寸走线宽度的部件，只要增加距顶层板接地面的间隙就能补偿。例如，将距一只0805 smt焊盘的顶层间隙增加到大约0.008英寸，并将一个1206 smt元件焊盘的顶层间隙增加到0.012英寸，就可以防止焊盘电容过高。
为符合一般的设计规则，我在测试pcb上将铜箔从布好的电路板边缘拉回0.01英寸。不过，这种拉回以及板边安装的连接器都为转换增加了少量电感。在走线尽端的板边连接器中间的粗管脚增加了额外电容，提供内置的电容补偿。将管脚截短到原长的约一半，可以获得大致相当的电容，以平衡转换电感。
cpwg结构需要走线下有一个实心接地层；在顶层走线下方的底层接地面上留下开口，就为结构增加了一个不小的电感，降低了高频性能。另外还需要用一些过孔，将顶层接地面与底层接地面“缝合”起来。这种缝合过孔的布放不要超过电路所用最高频率波长的八分之一。注意在频率高于10 ghz时，0.1英寸间距就能很好地工作。
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