微波電路及其PCB設(shè)計(jì)（二）

接上

　　三．雙傳輸線理論對(duì)微波電路設(shè)計(jì)及其PCB布線原則指導(dǎo)意義綜述

　　（一）雙線理論下的PCB概念

　　對(duì)于微波級(jí)高頻電路，PCB上每根相應(yīng)帶狀線都與接地板形成微帶線（非對(duì)稱式），對(duì)于兩層以上的PCB，即可形成微帶線，又可形成帶狀線（對(duì)稱式微帶傳輸線）。各不同微帶線（雙面PCB）或帶狀線（多層PCB）相互之間，又形成耦合微帶線，由此又形成各類復(fù)雜的四端口網(wǎng)絡(luò)，從而構(gòu)成微波級(jí)電路PCB的各種特性規(guī)律。

　　 可見，微帶傳輸線理論，是微波級(jí)高頻電路PCB的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。
   
　　■ 對(duì)于800MHz以上的RF-PCB設(shè)計(jì)，天線附近的PCB網(wǎng)路設(shè)計(jì)，應(yīng)完全遵循微帶理論基礎(chǔ)（而不是僅僅將微帶概念用于改善集中參數(shù)器件性能的工具）。頻率越高，微帶理論的指導(dǎo)意義便越顯著。
   
　　■ 對(duì)于電路的集中參數(shù)與分布參數(shù)，雖然工作頻率越低，分布參數(shù)的作用特性越弱，但分布參數(shù)卻始終是存在的。是否考慮分布參數(shù)對(duì)電路特性的影響，并沒有明確的分界線。所以，微帶概念的建立，對(duì)于數(shù)字電路與相對(duì)中頻電路PCB設(shè)計(jì)，同樣是重要的。
 
　　■微帶理論的基礎(chǔ)與概念和微波級(jí)RF電路及PCB設(shè)計(jì)概念，實(shí)際上是微波雙傳輸線理論的一個(gè)應(yīng)用方面，對(duì)于RF-PCB布線，每相鄰信號(hào)線（包括異面相鄰）間均形成遵循雙線基礎(chǔ)原理的特征（對(duì)此，后續(xù)將有明確的闡述）。
   
　　■ 雖然通常的微波 RF 電路均在其一面配置接地板，使得其上的微波信號(hào)傳輸線趨向復(fù)雜的四端口網(wǎng)路，從而直接遵循耦合微帶理論，但其基礎(chǔ)卻仍是雙線理論。所以在設(shè)計(jì)實(shí)際中，雙線理論所具有的指導(dǎo)意義更為廣泛。
   
　　■ 通常而言對(duì)于微波電路，微帶理論具有定量指導(dǎo)意義，屬于雙線理論的特定應(yīng)用，而雙線理論具有更廣泛的定性指導(dǎo)意義。
   
　　■ 值得一提的是：雙線理論給出的所有概念，從表面上看，似乎有些概念與實(shí)際設(shè)計(jì)工作并無聯(lián)系（尤其是數(shù)字電路及低頻電路），其實(shí)是一種錯(cuò)覺。雙線理論可以指導(dǎo)一切電子電路設(shè)計(jì)中的概念問題，特別是PCB線路設(shè)計(jì)概念方面的意義更為突出。

　　雖然雙線理論是在微波高頻電路前提下建立的，但這僅僅因?yàn)楦哳l電路中分布參數(shù)的影響變得顯著，使得指導(dǎo)意義特別突出。在數(shù)字或中低頻電路中，分布參數(shù)與集中參數(shù)元器件相比，達(dá)到可以忽略的地步，雙線理論概念變得相應(yīng)模糊。

　　然而，如何分清高頻與低頻電路，在設(shè)計(jì)實(shí)際中卻是經(jīng)常容易忽略的方面。通常的數(shù)字邏輯或脈沖電路屬于哪一類？最明顯的具非線性元器件之低頻電路及中低頻電路，一旦某些敏感條件改變，很容易體現(xiàn)出某些高頻特征。高檔CPU的主頻已經(jīng)到1.7GHz，遠(yuǎn)超過微波頻率下限，但仍然屬于數(shù)字電路。正因?yàn)檫@些不確定性，使的PCB設(shè)計(jì)異常重要。

　　■ 在許多情況下，電路中的無源元器件，均可等效為特定規(guī)格的傳輸線或微帶線，并可用雙傳輸線理論及其相關(guān)參量去描述。

　　總之，可以認(rèn)為雙傳輸線理論是在綜合所有電子電路特征基礎(chǔ)上誕生的。因此，從嚴(yán)格意義上說，如果設(shè)計(jì)實(shí)際中的每一環(huán)節(jié)，首先以雙傳輸線理論所體現(xiàn)的概念為原則，那末相應(yīng)的PCB電路所面臨的問題就會(huì)很少（無論該電路是在什么工作條件下應(yīng)用）。

　　(二)雙傳輸線與微帶線構(gòu)造簡(jiǎn)介

　　1、微波雙線的PCB 形式

　　微帶線是由微波雙線在特定條件下的具體應(yīng)用。圖1-a. 即為微波雙線及其場(chǎng)分布示意圖。在微波級(jí)工作頻率的PCB 基板上，可以構(gòu)成常規(guī)的異面平行雙線（圖1-b.所示）或變異的異面平行雙線（圖1-c.所示）。當(dāng)其中一條狀線與另一條狀線相比可等效為無窮大時(shí)，便構(gòu)成典型的微帶線（如圖1-d.所示）。從雙傳輸線到微帶，僅邊緣特性改變，定性特征基本一致。

　　注：在許多微波專業(yè)論述中，均僅僅描述由常規(guī)均勻圓柱形導(dǎo)體構(gòu)成的雙傳輸線，對(duì)PCB 電路的雙線描述則以矩形條狀線為常規(guī)雙傳輸線。

　　2、微帶線的雙線特征

　　圖2-a.為常規(guī)微波雙線的場(chǎng)分布示意圖。圖2-b.為PCB 條狀線場(chǎng)分布示意圖。圖2-c.為帶有有限接地板的

　　微波雙線場(chǎng)分布示意（注：圖中雙線之一和接地板連通）。圖2-d 為具有相對(duì)無窮大接地板之雙線場(chǎng)分布示意（注：

　　圖中雙線之一和接地板連通）。

　　圖3-a.為典型偶模激勵(lì)耦合微帶線場(chǎng)分布示意。圖3-b. 為典型奇模激勵(lì)耦合微帶線場(chǎng)分布示意。

　　從圖1 、圖2 、圖3 所示場(chǎng)分布狀態(tài)看，雙線與微帶線（包括耦合微帶線）特性僅僅為邊緣特性的不同。