华禹培训作业(吴德忠)
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第一节课,射频相关知识学习。
今晚参加了培训的第一节课,由王绍伟主讲。
王老师主要讲解了,电磁波、微带线、天线等相关理论。之前对电磁波的理解只有一些基本概念,没有深入的分析理解。上学的学的也是应付考试。这一次的讲解比较生动,结合实际情况,通过一些类比的方法来证明比较难懂的问题,虽然有些没有完全理解,但是也印象深刻。
我比较关注微带线和天线相关方面的内容,这些和现在从事的工作联系比较紧密。下面是我对微带线的理解。
微带线,摘抄百度上的解释是:
1、在手机电路中,一条特殊的印刷铜线即构成一个电感微带线,在一定条件下,我们又称其为微带线。一般有两个方面的作用:一是它把高频信号能进行较有效地传输;二是与其他固体器件如电感、电容等构成一个匹配网络,使信号输出端与负载很好地匹配。
2、微带线是位于接地层上由电介质隔开的印制导线,它是一根带状导(信号线).与地平面之间用一种电介质隔离开。印制导线的厚度、宽度、印制导线与地层的距离以及电介质的介电常数决定了微带线的特性阻抗。如果线的厚度、宽度以及与地平面之间的距离是可控制的,则它的特性阻抗也是可以控制的。单位长度微带线的传输延迟时间,仅仅取决于介电常数而与线的宽度或间隔无关微带线。
3、PCB的特性阻抗Z0与PCB设计中布局和走线方式密切相关。影响PCB走线特性阻抗的因素主要有:铜线的宽度和厚度、介质的介电常数和厚度、焊盘的厚度、地线的路径、周边的走线等。
4.当印制线上传输的信号速度超过100MHz时,必须将印制线看成是带有寄生电容和电感的传输线,而且在高频下会有趋肤效应和电介质损耗,这些都会影响传输线的特征阻抗。按照传输线的结构,可以将它分为微带线和带状线。
在PCB的特性阻抗设计中,微带线结构是最受欢迎的,因而得到最广泛的推广与应用。最常使用的微带线结构有4种:表面微带线(surface microstrip)、嵌入式微带线(embedded microstrip)、带状线(stripline)、双带线(dual-stripline)。
在我们现在的MTK或者其他平台的手机设计中,射频通道部分,我们主要采用表面微带线布线,当然有些地方也采用带状线。
对于采用表面微带线,最直接的好处就是,信号从输出到输入端的走线直接走在PCB的表层,PCB上不需要打过孔,只需要一个完整的有效参考地平面。而带状线必须要有2个完整的参考地平面。这样采用表面微带线可以有效的节省PCB的布线空间,甚至可以节省PCB板的设计层数。
当然微带线也有很多不足的地方,比如损耗稍大,功率容量小等。
通过我司PCB设计案例,分析一下MTK手机的PCB的微带线走线阻抗控制。
下图是我司MTK手机部分的微带走线,射频通道按照50欧盟阻抗控制走线,通常情况下为了走线方便,线宽按照20mil,线到周边地铜皮的距离大于20mil.(周边由于会有一些不规则的图形,为了避免周边铜皮对阻抗的影响,一般避开15-20mil左右)。

参照PCB板厂的PCB层叠结构。

下图是Polar公司的阻抗计算软件。
线宽20MIL,其他条件不变。阻抗为55.69

线宽22mil,其他条件不变,阻抗为52.84

综上分析,我们PCB板上如果走线宽度是20MIL,参考第3层,主GND层,忽略周边地铜皮对阻抗的影响,阻抗是 55.69欧姆,不满足50Ω±10%的要求。
如果走线宽带是22mil,阻抗是52.84欧姆,则满足设计要求。下次PCB设计是,表层如果是参考主地(第三层),为了避免PCB板厂为满足阻抗要求而调整线宽,设计者可以直接将微带线宽调整为22mil。
在此感谢王老师的培训,
吴德忠
2010-4-7
