我無(wú)法找到解釋為什么人們想要沿著銅跡線(或PCB上的任何地方)放置盡可能多的通孔(~50),這些通孔傳輸高頻RF(100 MHz至GHz)信號(hào)。
在我的情況下,我的電路板兩側(cè)有兩個(gè)地平面(傾倒)。我的直覺(jué)是,不管怎樣,通過(guò)過(guò)孔,你在兩個(gè)地平面之間產(chǎn)生了一個(gè)相互接地,這樣就沒(méi)有信號(hào)從沿著PCB邊緣從頂部接地平面?zhèn)鬟f到底部接地平面。
這是因?yàn)镻CB周邊就像是RF泄漏電流的環(huán)路。為了最小化感應(yīng)電流環(huán),必須提供“快捷方式”,以便兩個(gè)平面可以直接接觸?我對(duì)嗎?
它與阻抗有關(guān)。對(duì)于高頻信號(hào),如果必須長(zhǎng)距離地從一塊GND銅走到另一塊GND銅,它將經(jīng)歷高阻抗,因此可能產(chǎn)生電壓。換句話說(shuō),對(duì)于高頻,除非存在短路徑,否則GND不是真正的GND。因此,有時(shí)您需要添加過(guò)孔以將不同的GND銅線縫合在一起。
@mkeith很好解釋 - 我想你應(yīng)該回答這個(gè)問(wèn)題。哦,也許還可以補(bǔ)充一下,它有時(shí)會(huì)在痕跡周?chē)纬梢粋€(gè)地面“籠子”(用于屏蔽)。
@mkeith為什么更高頻率的阻抗更高,這被稱為趨膚效應(yīng),表面上的渦流減少了電流流動(dòng)的趨膚深度?
@JonathanS。它形成一個(gè)籠子,是因?yàn)樗懈浇碾s散電流或場(chǎng)只影響底部地平面?
我覺(jué)得一流的答案對(duì)我來(lái)說(shuō)太過(guò)分了。我有工作和家庭。基本思想是,如果返回電流必須沿著長(zhǎng)路徑或繞過(guò)某些東西,則存在電感,并且即使路徑的直流電阻低,該路徑在高頻處的阻抗也將很高
你實(shí)際上在談?wù)搩杉厝徊煌氖虑椤F渲幸粋€(gè)是通過(guò)縫合,是一種網(wǎng)格狀的過(guò)孔圖案,您可能會(huì)看到連接兩個(gè)地平面。
另一個(gè)是通過(guò)柵欄,是完全圍繞所有側(cè)面的RF跡線的過(guò)孔,除了可以終止于天線或類(lèi)似物的末端。
現(xiàn)在,在任何 PCB上,無(wú)論是攜帶DC還是5GHz信號(hào),都可以將地平面與某種常規(guī)模式(在合理范圍內(nèi),您可以根據(jù)自己的喜好做到這一點(diǎn))拼接在一起。它確保任何可能未被注意到的銅島實(shí)際上都接地(它發(fā)生在我們最好的地方),確保一切都有盡可能短的接地路徑,并且通常將地面保持為地面。
現(xiàn)在,地面在高頻時(shí)不是特別有用的概念。即使在DC,也有地面返回電流流過(guò)你的地平面,銅確實(shí)有一點(diǎn)阻力。地面只是一個(gè)幻想,沒(méi)有任何神奇的銅板在每個(gè)點(diǎn)都具有相同的潛力。接地只是意味著我們?cè)噲D保持接近相同的電位,并取得不同程度的成功,并選擇此電位作為我們電路其余部分的0V參考電壓。
然而,只要任何電流開(kāi)始流動(dòng),它就會(huì)在銅流過(guò)的電流上產(chǎn)生電壓,既可以將電流擴(kuò)散出去,也可以使我們的地面“反彈”,這取決于PCB的哪個(gè)部分你看著,而且......沒(méi)有任何東西真的有同樣的潛力。即使是地面。通過(guò)縫合被認(rèn)為是一種“最佳實(shí)踐”,并且通過(guò)低成本的方式確保地面在地面的一部分與另一部分之間的電壓電勢(shì)等方面更緊密地耦合等。
就像他們說(shuō)的那樣,你永遠(yuǎn)不會(huì)有太多的接地引腳。它也適用于接地過(guò)孔。
過(guò)孔的另一個(gè)重要用途是熱性能。Vias作為相當(dāng)好的導(dǎo)熱體,肯定比FR4好得多。每當(dāng)過(guò)孔用于熱性能時(shí),您通常會(huì)看到它們的包裝盡可能合理,覆蓋了一塊銅板,當(dāng)電路板通電時(shí),銅板會(huì)被燒壞。即使在更適度的需求中,幾乎總是優(yōu)選的是具有比較少的熱耦合更緊密的PCB。如果PCB上的溫度更相似,那么所有隨溫度漂移的東西(幾乎是電路板上的所有東西)都會(huì)漂移在一起。
現(xiàn)在,對(duì)于RF板,情況有所不同。換句話說(shuō),返回電流不再真正給你的地平面留下了麻煩。在低頻時(shí),我們的接地回路電流有點(diǎn)擴(kuò)散,并采用最短的幾何路徑到達(dá)最低點(diǎn)的電位(使我們的地平面接地的東西,就像電源的地面,電池一樣)。
在均勻的適度頻率下,接地返回電流由阻抗的無(wú)功分量控制。復(fù)阻抗的電抗(虛部)是阻抗的量度,這是由于電路中的各種元素以給定的速率存儲(chǔ)能量,與電阻(實(shí)際)分量相反,電阻(實(shí)際)分量只是由能量消耗引起的阻抗。一定的比率。
電抗是頻率相關(guān)的,因?yàn)榇鎯?chǔ)的能量不僅僅消失了,它將返回到電路中,事物擺動(dòng)的速度將決定在它到達(dá)之前存儲(chǔ)多少時(shí)間(以及因此需要多少能量)隨著下一個(gè)擺動(dòng)而釋放。
電抗始終歸因于存儲(chǔ)在電場(chǎng)中或磁場(chǎng)中的兩種能量。并且電容和電感僅僅是衡量在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中存儲(chǔ)能量的能力的量度。現(xiàn)在一切都開(kāi)始走到了一起,你不是嗎?
電流將遵循阻抗最小的路徑。隨著頻率的增加,我們的返回電流越來(lái)越需要最小化正電流和接地返回電流之間形成的電感和電容。它希望最小化能夠在寄生物中存儲(chǔ)多少能量。
我們的接地電流將盡可能地在原始電流的路徑下直接流動(dòng)。
正如您所看到的,100MHz對(duì)我們提供的漂亮的短接地路徑不感興趣。事實(shí)上,它完全忽略了它們。
這就是為什么射頻板上的通孔縫合和圍欄完全不同于與地面相關(guān)或保持良好地電位的原因。是的,我終于要回答你的問(wèn)題!
我們通常稱為無(wú)線電波的亞~300GHz范圍的電磁波是電荷載流子加速的結(jié)果。無(wú)論何時(shí)加速任何電荷載流子,都會(huì)發(fā)出電磁波,由于某些超出此范圍的嚴(yán)重物理學(xué),它會(huì)包含一點(diǎn)能量,動(dòng)量和角動(dòng)量,并且輻射恰到好處以保存它們。當(dāng)然,它可以與遠(yuǎn)距離電荷載流子相互作用,并且該動(dòng)量,角動(dòng)量和能量可以被傳遞回其他電荷載流子,從而使它們加速。當(dāng)然,這是所有無(wú)線電技術(shù)的物理基礎(chǔ)。
對(duì)于要加速的電荷載體,必須是移動(dòng)的。換句話說(shuō),我們需要指揮。
這里可怕的事實(shí)是,所有導(dǎo)電的東西都是天線,并且很快就會(huì)輻射和拾取幾乎所有頻率足夠高的頻率,以使波長(zhǎng)足夠小以適合所述導(dǎo)體。
我們唯一真正的防御措施是使我們所有的導(dǎo)電路徑都太短而不能在感興趣的頻率上成為有效的散熱器。
因此,最佳做法是在RF板上切換任何銅澆注,其中過(guò)孔間距至少為目標(biāo)最高頻率的λ/ 10的λ/ 10,即λ/ 10。最小。如果可能,您真的希望以網(wǎng)格模式瞄準(zhǔn)過(guò)孔中的λ/ 20間距。
這將我們帶到最可怕的部分,可以說(shuō)是最重要的刺激因素和通過(guò)柵欄背后的主要推動(dòng)力:一切都不是電荷載體的指揮......
......是一個(gè)很棒的電磁波導(dǎo)體。
這是正確的,我們稱之為絕緣體,電介質(zhì)的所有東西,包括真空或漂亮的PTFE電線絕緣層或我們PCB的FR4層壓板 - 它們都是導(dǎo)體用于電流,但用于電磁波。它們是電磁波的導(dǎo)體。另一方面,導(dǎo)體是電磁波的絕緣體(反射器可能是更好的類(lèi)比)。
如果你有有線電視或互聯(lián)網(wǎng),你就熟悉那些攜帶它的75ΩRG6或RG59同軸電纜并讓它工作。看一下橫截面,您會(huì)看到屏蔽編織層和單個(gè)中心導(dǎo)體之間的白色材料。那是介電泡沫。沿著該電纜傳輸?shù)男盘?hào)不是由銅導(dǎo)體承載的,它們由白色泡沫攜帶。同軸電纜不是常規(guī)的舊導(dǎo)電電纜。同軸電纜是波導(dǎo)。
當(dāng)頻率變得足夠高以至于波長(zhǎng)與PCB上的銅特征大小相似時(shí),你必須打一場(chǎng)持久的戰(zhàn)斗,以便將所有這些電磁波瓶裝起來(lái)并移動(dòng)到你希望它們?nèi)サ牡胤蕉皇悄悴蝗サ牡胤健2⑶宜麄儗⒂淇斓卮┻^(guò)你的PCB的美味介電芯,由FR4制成,一直到電路板的側(cè)面,像地獄般的小搖擺蝙蝠一樣散發(fā)出來(lái)。
你的兩架地面飛機(jī)將成為優(yōu)秀的波導(dǎo)!它們會(huì)在離開(kāi)電路板一側(cè)的途中在它們之間反彈,并且可能直接進(jìn)入FCC認(rèn)證中使用的RF測(cè)量設(shè)備,您將要失敗。
因此,我們鋪設(shè)的通孔網(wǎng)格間隔比我們需要擔(dān)心的最短波長(zhǎng)更緊密。不小于λ/ 10,但更好的λ/ 20。就像微波爐門(mén)上的柵格一樣,這些過(guò)孔包裝得太緊,這些波浪不會(huì)泄漏出來(lái)。
通過(guò)擊劍是出于同樣的原因,但通常是因?yàn)槲覀儗?shí)際上是在試圖輻射一些波浪,但是我們希望將它們裝瓶,直到它們可以通過(guò)某種天線特征或我們想要的任何方式逃脫。通常情況下,通過(guò)柵欄也可以作為波導(dǎo)的外部部分,如果您愿意,也可以像平面同軸電纜一樣。除了仔細(xì)計(jì)算的微帶剝離尺寸之外,間隙也很重要。
無(wú)論如何,最后回答你的問(wèn)題:所有這些過(guò)濾都是為了保持晃動(dòng)。
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