PCB微带线是干什么用的？图文结合，一文带你搞定PCB微带线
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今天给大家分享的是：PCB微带线
一、PCB微带线是干什么用的？
微带线是最常用的平面传输线类型，用于传输微波频率信号。
由通过介电层（如FR4、聚酰亚胺、PP）与接地层隔开的导体组成，易于制造并且可以随时获取用于探测和电路连接的信号，以及能够与PCB上其他组件兼容。
微带线
二、PCB微带线类型
1、微带线 （最常用）
微带线 （最常用）
2、嵌入式微带线
嵌入式微带线
3、覆盖的微带线
覆盖的微带线
三、PCB 微带线的传输模式
微带以以准TEM（横向电磁）模式传播，也就是随着横截面中的相速度、特性阻抗和场分布随频率而变化。由于介电基板（通常厚度 d < λ），场线集中在导体和接地平面之间的区域。导体上方的空气区域中存在磁力线。这导致了准 TEM 传播模式，其中色散作为波长的函数发生。
下图显示了准 TEM 传播导致的微带模式色散。
TEM 传播导致的微带模式色散
四、PCB微带传输设计参数
PCB 设计微带线时，需要考虑微带传输的物理特性，包括导体宽度 (w) 和厚度 (t)、介电常数 (ε) 以及接地平面上方的导体高度 (h) 等。
微带线设计的因素
五、PCB微带线公式
1、微带传输模型
下面为微带传输模型：
微带传输模型
2、有效介电常数的频率相关效应
有效介电常数的频率相关效应
3、微带阻抗公式，Z0
可以用设计PCB走线，匹配电路所需的阻抗，宽度为 w、厚度为 t 的信号迹线（通过介电常数为 (εr) 的 PCB 电介质与接地平面的距离为 h）的特性阻抗 (Z0) 可使用以下公式计算：
微带阻抗公式，Z0
- w 是铜迹线的宽度（扁平铜导体）
- h 是信号走线与接地层之间的距离/电介质基板高度。
- εr 是介电材料的相对介电常数/介电常数。
- εe 是微带线有效介电常数。
- Z0 是微带线的特性阻抗，单位为欧姆 (Ω)。
4、微带线的特性电容
微带线的特性电容
5、微带导波波长
微带导波波长
Eeff 取决于走线宽度 (w)、信号走线与接地层之间的高度 (h) 以及 Er。
六、PCB微带线损耗
微带线容易受到邻近电路的电磁干扰（EMI）和串扰，并且与其他传输线相比，在非常高的频率具有更高的损耗。
下面为具体损耗的类型：
- 导体损耗：金属电导率、集肤效应和表面粗糙度
- 辐射损耗：由边缘辐射的电磁波引起，在较高频率下更为明显，
- 介电损耗：介电损耗角正切是影响微带线介电损耗的关键因素
- 磁损耗：使用铁氧体或石榴石等磁性材料作为微带线中的介电基板可能会导致材料谐振频率下的磁损耗
七、如何降低微带传输线的损耗？
1、将基板悬浮在空中
悬浮在空中表明基板与接地平面分离，增加了信号和接地路径之间的间隔。该技术增强了微带线的辐射趋势，尤其是在不连续处。
由于空气中不存在介电损耗，微带线的插入损耗也会降低。不过需要注意的是，该技术仅在几GHz范围内有效，并且减小微带线的宽度会增加损耗。
将基板悬浮在空中
2、应用多层微带线
微带几何结构对于低频电磁波传导有效，但由于较高频率下的损耗，其应用受到限制。多层微带线可以通过堆叠不同配置的衬底层来设计，包括单层、双层或双层材料。
应用多层微带线
3、采用低损耗介质材料
采用低损耗角正切的低损耗介质材料有助于降低微带线的损耗。此外，最小化走线长度也有助于减少损耗。
4、使用更厚的金属走线和更宽的走线宽度
增加金属走线的厚度和加宽走线宽度可以有效降低微带线中的导体损耗，此外，保持均匀的接地平面和降低表面粗糙度也是最小化微带线损耗的有效方法。
八、PCB 微带线的优缺点
1、优点
- 可以在单层PCB使用，材料和组装成本较低
- 微带线中同一表面上的所有组件和连接需要通孔，可以防止增加微带线电容和电感
- 可以更加严格地控制特性阻抗
- 更能耐受过度蚀刻
- 较低的阻抗变化
- 可以多种设计选择
2、缺点
- 需要大量表面积，会占用空间
- 容易受外部源的辐射和干扰，导致信号失真和退化
- 彼此靠近的微带线可能会遇到串扰，导致信号干扰和失真
- 通常需要外部屏蔽，可能会增加成本
- 随着频率增加，微带传输线会出现色散，从而导致信号失真
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