微波電路及其PCB設計（二）

接上

　　三．雙傳輸線(xiàn)理論對微波電路設計及其PCB布線(xiàn)原則指導意義綜述

　?。ㄒ唬╇p線(xiàn)理論下的PCB概念

　　對于微波級高頻電路，PCB上每根相應帶狀線(xiàn)都與接地板形成微帶線(xiàn)（非對稱(chēng)式），對于兩層以上的PCB，即可形成微帶線(xiàn)，又可形成帶狀線(xiàn)（對稱(chēng)式微帶傳輸線(xiàn)）。各不同微帶線(xiàn)（雙面PCB）或帶狀線(xiàn)（多層PCB）相互之間，又形成耦合微帶線(xiàn)，由此又形成各類(lèi)復雜的四端口網(wǎng)絡(luò )，從而構成微波級電路PCB的各種特性規律。

　　 可見(jiàn)，微帶傳輸線(xiàn)理論，是微波級高頻電路PCB的設計基礎。
   
　　■ 對于800MHz以上的RF-PCB設計，天線(xiàn)附近的PCB網(wǎng)路設計，應完全遵循微帶理論基礎（而不是僅僅將微帶概念用于改善集中參數器件性能的工具）。頻率越高，微帶理論的指導意義便越顯著(zhù)。
   
　　■ 對于電路的集中參數與分布參數，雖然工作頻率越低，分布參數的作用特性越弱，但分布參數卻始終是存在的。是否考慮分布參數對電路特性的影響，并沒(méi)有明確的分界線(xiàn)。所以，微帶概念的建立，對于數字電路與相對中頻電路PCB設計，同樣是重要的。
 
　　■微帶理論的基礎與概念和微波級RF電路及PCB設計概念，實(shí)際上是微波雙傳輸線(xiàn)理論的一個(gè)應用方面，對于RF-PCB布線(xiàn)，每相鄰信號線(xiàn)（包括異面相鄰）間均形成遵循雙線(xiàn)基礎原理的特征（對此，后續將有明確的闡述）。
   
　　■ 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傳輸線(xiàn)趨向復雜的四端口網(wǎng)路，從而直接遵循耦合微帶理論，但其基礎卻仍是雙線(xiàn)理論。所以在設計實(shí)際中，雙線(xiàn)理論所具有的指導意義更為廣泛。
   
　　■ 通常而言對于微波電路，微帶理論具有定量指導意義，屬于雙線(xiàn)理論的特定應用，而雙線(xiàn)理論具有更廣泛的定性指導意義。
   
　　■ 值得一提的是：雙線(xiàn)理論給出的所有概念，從表面上看，似乎有些概念與實(shí)際設計工作并無(wú)聯(lián)系（尤其是數字電路及低頻電路），其實(shí)是一種錯覺(jué)。雙線(xiàn)理論可以指導一切電子電路設計中的概念問(wèn)題，特別是PCB線(xiàn)路設計概念方面的意義更為突出。

　　雖然雙線(xiàn)理論是在微波高頻電路前提下建立的，但這僅僅因為高頻電路中分布參數的影響變得顯著(zhù)，使得指導意義特別突出。在數字或中低頻電路中，分布參數與集中參數元器件相比，達到可以忽略的地步，雙線(xiàn)理論概念變得相應模糊。

　　然而，如何分清高頻與低頻電路，在設計實(shí)際中卻是經(jīng)常容易忽略的方面。通常的數字邏輯或脈沖電路屬于哪一類(lèi)？最明顯的具非線(xiàn)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，很容易體現出某些高頻特征。高檔CPU的主頻已經(jīng)到1.7GHz，遠超過(guò)微波頻率下限，但仍然屬于數字電路。正因為這些不確定性，使的PCB設計異常重要。

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

　　總之，可以認為雙傳輸線(xiàn)理論是在綜合所有電子電路特征基礎上誕生的。因此，從嚴格意義上說(shuō)，如果設計實(shí)際中的每一環(huán)節，首先以雙傳輸線(xiàn)理論所體現的概念為原則，那末相應的PCB電路所面臨的問(wèn)題就會(huì )很少（無(wú)論該電路是在什么工作條件下應用）。

　　(二)雙傳輸線(xiàn)與微帶線(xiàn)構造簡(jiǎn)介

　　1、微波雙線(xiàn)的PCB 形式

　　微帶線(xiàn)是由微波雙線(xiàn)在特定條件下的具體應用。圖1-a. 即為微波雙線(xiàn)及其場(chǎng)分布示意圖。在微波級工作頻率的PCB 基板上，可以構成常規的異面平行雙線(xiàn)（圖1-b.所示）或變異的異面平行雙線(xiàn)（圖1-c.所示）。當其中一條狀線(xiàn)與另一條狀線(xiàn)相比可等效為無(wú)窮大時(shí)，便構成典型的微帶線(xiàn)（如圖1-d.所示）。從雙傳輸線(xiàn)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(zhuān)業(yè)論述中，均僅僅描述由常規均勻圓柱形導體構成的雙傳輸線(xiàn)，對PCB 電路的雙線(xiàn)描述則以矩形條狀線(xiàn)為常規雙傳輸線(xiàn)。

　　2、微帶線(xiàn)的雙線(xiàn)特征

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

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

　　圖中雙線(xiàn)之一和接地板連通）。

　　圖3-a.為典型偶模激勵耦合微帶線(xiàn)場(chǎng)分布示意。圖3-b. 為典型奇模激勵耦合微帶線(xiàn)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(xiàn)與微帶線(xiàn)（包括耦合微帶線(xiàn)）特性?xún)H僅為邊緣特性的不同。