射频电路的接地孔与回流问题

前沿

下图是PCB走线排板时常见的微带线(左图)和带状线(右图)的电磁场分布示意图，其电力线从走线层发出，终止于相关平面层，相关平面层不一定是地线层，可以是电源层，甚至是任意的 络层，在终止的相关平面层里会产生镜像电流，这个电流就叫走线层电流的”回流”，回流与信 电流构成闭合回路，频率不是太高时满足电路理论的基尔霍夫电流定律，两者相等。一般高速信 线的回流，我们都会尽量有意安排在地线层或某电源层上，而不是某信 走线层上，否则其串扰可能很大，不适合高速走线，具体分析见后面(三)

四、CPWG接地孔怎么加br> 射频板上一眼望去，都是密密麻麻的接地孔，据说密集综合症者看了会起鸡皮疙瘩。接地孔，主要就是防止干扰别人以及被别人干扰。那接地孔一般怎么打本规则就是遵循λg/20规则，当然此规则的要求相当低，实际操作时会进行改进。

微带线周围加”接地孔”的步骤：
(1) 首先用EDA软件计算合适的走线宽度和间距，这是在PCB叠层设计时就需要确定的参数，CPWG的信 线到两边地线的距离即是我们要知道的接地孔距离微带线的距离。计算软件可以使用si9000，这是绝大多数电路板厂家计算阻抗的工具，allegro里面的计算主要针对普通微带线，无法计算CPWG传输线，下面是个简单视频演示：

阻抗计算

(2) 然后按照λg/20来估算接地孔之间的距离，比如信 频率100MHz, 板材介电常数4.3，那么等效波长λg=c/(f*sqrt(Eff)), Eff为等效介电常数，由于微带线的上面是空气，介电常数为1，下面是4.3，所以等效的介电常数既不是1也不是4.3，而是介于两者之间，和介质厚度密切相关，可以借助keysight的ads里的传输线计算工具计算如下:

• 如果是CPWG传输线，尽量沿着铜皮的边界打孔，保证孔的焊盘与所在的铜皮的边界重叠；在文献”Southwest microwave,Optimizing Test Boards for 50 GHz End Launch Connectors“中提到，沿着边界打接地孔，可以拓展CPWG信 的带宽。

• 打密集接地孔可以增加隔离度
  在文献”Peter Vizmuller, “RF Design Guide: Systems, Circuits and Equations,” 1995, Artech House“中利用波导截止频率的观点分析指出：打密集的接地过孔可以使PCB的CPWG走线向CPWG外其他地方的辐射降低数个db(3-5db），这是把射频板子打成筛子的主要原因之一，另外一个原因就是实现充分良好接地。

实际操作时，如果计算出来的λg/20比较大(通常都是这样)，可以选择2mm~2.5mm的间隔打接地孔，如果λg/20比较小就适当减小间隔，但是需要保证：

• 满足PCB厂家加工要求，接地孔太密集，PCB厂家加工有问题
• 接地孔不要把其他平面层打破，这样会造成回流面积增大，容易引起信 完整性问题，特别是使用通孔时这个问题要注意，有时板子密度非常大，无法满足不要把其他平面层打破且明显引起信 完整性问题，此时可以使用埋孔或盲孔(当然成本会比较高)，下面是通孔的破孔演示：

破孔

五、差分线的保护地
如果需要给差分信 加保护地，为了不破坏差分线之间的对称平衡关系，要求两边都要同时加地，而且要求地与差分线的距离至少要大于两倍的差分线的间距，如下图：