优化 PCB 设计中的 RF 馈线

编者注：无线设计可能会阻碍连接设备开发的最佳计划。特别是，设计不当的天线馈线可能很难在测试期间的开发后期发现。这是我们在 EEWeb 上的朋友写的一篇好文章，深入探讨了一种用于改进接地共面波导 RF 馈线设计的方法，以提高 Wi-Fi 性能。

最近，Arira Design 的信号完整性小组被要求重新设计现有的 5GHz 接地共面波导射频馈线，以提高客户板上 Wi-Fi 子系统的性能。测量表明，馈线阻抗的阻抗约为38欧姆。

在进行仿真之前，原始设计中发现了几个问题，包括：

对现有馈线进行仿真，然后根据仿真结果改进共面几何结构，以满足 50 欧姆的阻抗要求。结果，客户报告说新 PCB 大大提高了 Wi-Fi 性能。

本文讨论了初始 PCB 设计的共面几何形状、上述三项的影响以及最终的共面几何形状。显示了不同共面配置的电场图，以说明接地共面设计可能发生的有意和无意耦合（假设读者熟悉共面波导或 CPW 和接地共面波导的基本结构，或GCPW）。

接地共面波导

由于 Wi-Fi 和蓝牙集成在现代电路板上的普及，接地共面波导在 PCB 设计中变得越来越普遍。 GCPW相对于传统微带传输线的一些优势如下：

更低的损耗：更多的电场线穿过空气而不是流过有损耗的 PCB 材料。这可以使运行在 5GHz 的 PCB 设计使用更便宜的 FR-4 成为可能。
隔离：与微带线相比，GCPW 线提供更好的隔离，因为场线被更紧密地限制。
灵活几何：GCPW 阻抗主要由走线和共面接地结构之间的间隙控制。与微带传输线相比，这使得走线宽度具有更大的灵活性。
较低的铜表面粗糙度损失：微带线中的电流倾向于沿着走线的底部集中，这是铜最粗糙的地方（促进对电介质的粘附）。设计合理的 GCPW 传输线往往会使电流集中在走线的边缘，那里的表面更光滑。
卓越的匹配组件放置：大多数蓝牙或 Wi-Fi 射频馈线需要串联和/或并联匹配组件。由于 GCPW 的地线紧邻走线，因此可以将并联组件直接安装在走线和共面地之间，从而消除了与过孔相关的寄生效应。

许多工具可用于计算 GCPW 结构的阻抗，但 Internet 上可用的免费工具通常对可分析的结构类型有限制。基本结构通常可以计算，但近铜结构的影响通常需要EM仿真才能正确建模。

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