撓性印制板拐角防撕裂結(jié)構(gòu)信號(hào)傳輸性能分析

從廣義上講，信號(hào)完整性指電子產(chǎn)品中由傳輸線引起的所有問題，主要研究互連線的電氣特性對(duì)數(shù)字信號(hào)波形所造成的不同影響。信號(hào)波形的失真可能由多種不同的原因引起，但是反射、串?dāng)_和地彈這3種干擾問題最受關(guān)注。撓性印制板(FPC)的走線與其毗鄰的參考接地面形成了簡(jiǎn)單的傳輸線，F(xiàn)PC印制線拐角防撕裂結(jié)構(gòu)是一種常見的傳輸線特性阻抗不連續(xù)性結(jié)構(gòu)，在高頻電子產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用，如圖1所示。研究其信號(hào)完整性問題有助于提高電子整機(jī)的電可靠性。

目前電子設(shè)備的工作頻率越來越高，信號(hào)傳輸路徑的信號(hào)完整性問題，特別是FPC的信號(hào)完整性問題尤為突出。文中針對(duì)FPC拐角不同防撕裂結(jié)構(gòu)對(duì)信號(hào)傳輸性能的影響問題進(jìn)行了研究。分析了FPC印制線圓弧拐角特性阻抗的突變及其對(duì)信號(hào)完整性的影響，采用時(shí)域有限差分法，研究了內(nèi)直角結(jié)構(gòu)，內(nèi)圓角結(jié)構(gòu)，內(nèi)角鉆孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)角圓環(huán)銅堤結(jié)構(gòu)，內(nèi)角線性銅堤結(jié)構(gòu)5種不同結(jié)構(gòu)的多端口理論傳輸特性，并從電磁場(chǎng)分布情況分析了多種FPC印制線拐角防撕裂結(jié)構(gòu)的特性。

1 FPC圓弧拐角模型分析
HFSS可以精確地計(jì)算傳輸線的電磁特性，得到其S參數(shù)。S參數(shù)指的是建立在入射波、反射波關(guān)系基礎(chǔ)上的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，以器件端口的反射信號(hào)以及從該端口傳向另一端口的信號(hào)來描述電路網(wǎng)絡(luò)。
首先建立FPC圓弧拐角的結(jié)構(gòu)模型，為了更好地分析拐角結(jié)構(gòu)對(duì)信號(hào)傳輸的影響，將拐角處一段結(jié)構(gòu)不同的兩條傳輸線單獨(dú)提取出來，如圖2所示。

為了分析其全波傳輸特性，輸入輸出的電壓電流可用一個(gè)4端口網(wǎng)絡(luò)來描述，其等效形式如圖3所示。

網(wǎng)絡(luò)S參數(shù)的定義可由bi(i=1，4)和ai(j=1，4)之間的關(guān)系給出，即

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圖4為描述這種電路的S參數(shù)矩陣，這種S參數(shù)所描述的網(wǎng)絡(luò)可被看作是單端網(wǎng)絡(luò)。

為了量化分析這些結(jié)構(gòu)的影響，文中選擇了頻域的S參數(shù)S21(插入損耗)、S31來分析印制線的傳輸性能。S21表示單根印制線信號(hào)衰減的量級(jí)，S31表示近端串?dāng)_的大小，因?yàn)檫h(yuǎn)端串?dāng)_影響因素比較復(fù)雜，本文中分析串?dāng)_大小時(shí)采用近端串?dāng)_曲線。