高速先生成員--黃剛

Deepseek的熱度不知道大家覺(jué)得過(guò)了沒(méi)有哦，但是總不能每期文章都去問(wèn)它吧，問(wèn)多了服務(wù)器就繁忙啦！不過(guò)大家也放心哈，不用deepseek，高速先生也是可以寫文章的。很多粉絲都在“吐槽”說(shuō)高速先生不怎么寫射頻設(shè)計(jì)相關(guān)的文章，或者是通過(guò)學(xué)習(xí)我們分享的很多高速數(shù)字信號(hào)的文章大家都已經(jīng)融會(huì)貫通了？真是這樣的話，我們也會(huì)感到開心。在之前有寫過(guò)的一些射頻類的文章中，我們也多次提到數(shù)字信號(hào)和射頻信號(hào)在設(shè)計(jì)的邏輯上是不一樣的。數(shù)字信號(hào)以“0”和“1”作為判斷，中間是有很多裕量的。用我們熟知的高速串行信號(hào)舉例，例如全通道損耗要求20dB，那么你設(shè)計(jì)5dB和10dB的鏈路對(duì)于功能來(lái)說(shuō)都沒(méi)問(wèn)題，那么5dB的設(shè)計(jì)和10dB的設(shè)計(jì)我們可以認(rèn)為都是一樣的。但是射頻信號(hào)則不是，射頻走線測(cè)試出來(lái)衰減是2dB，那它就是比測(cè)出來(lái)2.5dB要好。衰減大了，對(duì)射頻信號(hào)的接收就是會(huì)變差。因此射頻信號(hào)不存在所謂的裕量之說(shuō)。更直白來(lái)說(shuō)，那就是：沒(méi)有最好，只有更好！ 突然想到一個(gè)很好的比喻，數(shù)字信號(hào)設(shè)計(jì)就好像在外面考證書，60分及格就ok了，而射頻信號(hào)設(shè)計(jì)就好像學(xué)校的學(xué)生考試一樣，你們說(shuō)卷不卷！

罷了罷了，說(shuō)回正題吧。下面我們舉一個(gè)例子來(lái)體會(huì)一下射頻信號(hào)的設(shè)計(jì)卷度。下面的某個(gè)我們合作客戶的射頻項(xiàng)目，鏈路中含有各種衰減、放大、匹配、開關(guān)鏈路，通過(guò)表層走線進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)最終的功能。鏈路工作的頻率超過(guò)20GHz，算是比較高頻的射頻信號(hào)了。該設(shè)計(jì)的表層線寬20mil左右，因?yàn)閷捵呔€衰減才小嘛。根據(jù)器件的布局位置，走線肯定就需要各種拐角了。

當(dāng)然，今天我們重點(diǎn)說(shuō)的就是走線拐角的設(shè)計(jì)區(qū)別。當(dāng)然，前面的一些文章已經(jīng)說(shuō)過(guò)，射頻信號(hào)做圓弧拐角在高頻的效果是最好的。就像上圖的設(shè)計(jì)一樣，各種拐角都已經(jīng)按照?qǐng)A弧的方式來(lái)設(shè)計(jì)了。既然這樣，那還有啥可以卷的呢？有，當(dāng)然有，大家細(xì)細(xì)看上圖黃色高亮的表層走線拐角方式，是不是發(fā)現(xiàn)拐角之間也有區(qū)別哈。

是的，圓弧拐角的半徑是不同的。高速先生不會(huì)是想說(shuō)，用圓弧來(lái)拐個(gè)角，半徑不一樣也有性能區(qū)別吧？根據(jù)這個(gè)項(xiàng)目，高速先生提取其中一段圓弧拐角走線來(lái)研究下，那肯定就是要建不同拐角半徑的3D模型啦。我們建了一個(gè)不同拐角半徑的走線模型，半徑從20mil到100mil的變化，當(dāng)然，為了能看到拐角對(duì)走線性能的影響，我們肯定是保證不同拐角走線的走線總長(zhǎng)度是一樣的。

如下所示：

那到底仿真結(jié)果的區(qū)別大不大呢？以下是不同拐角半徑的掃描結(jié)果，我們來(lái)看幾個(gè)關(guān)鍵的射頻指標(biāo)。首先是駐波比，可以看到，拐角越小的在高頻的駐波比就越差，20mil拐角在30GHz的駐波比超過(guò)了1.3。

然后再看看這段走線的衰減結(jié)果，在高頻也慢慢呈現(xiàn)出區(qū)別。僅僅這一小段的表層走線，20mil的拐角在30GHz能惡化0.2dB，這個(gè)是一個(gè)很大的惡化了。

那為什么拐角半徑小了，會(huì)那么影響高頻性能呢？我們來(lái)看看在高頻時(shí)20mil半徑拐角和100mil半徑拐角的電場(chǎng)圖，應(yīng)該可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

首先是20mil拐角的電場(chǎng)圖，如下所示：

然后再看看100mil拐角的電場(chǎng)圖，如下所示：

對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在拐角的位置，20mil的case電場(chǎng)有發(fā)生明顯的扭曲，100mil就基本上和直線情況沒(méi)有區(qū)別。有扭曲就說(shuō)明等效電容和等效電感在拐角的位置發(fā)生了變化。用更容易理解的話來(lái)說(shuō)，那就是TDR阻抗發(fā)生了變化。我們可以從不同拐角的TDR阻抗對(duì)比也能明顯發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)。

是不是突然覺(jué)得射頻工程師真不容易，就這么一個(gè)小小的走線拐角細(xì)節(jié)都能玩出花來(lái)。事實(shí)上，射頻的PCB設(shè)計(jì)由于它的特殊性，例如大多是表層走線，而且大多線寬還很寬，就是受到很多平時(shí)不太關(guān)注的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的影響。如果大家覺(jué)得這個(gè)文章戳中了你們的軟肋的話，就記得多轉(zhuǎn)發(fā)，讓更多的人受傷哈！我們看看受眾面的情況，確定在接下來(lái)的文章中要不要隔三差五寫點(diǎn)射頻設(shè)計(jì)影響的類似文章。看起來(lái)還是做高速數(shù)字信號(hào)設(shè)計(jì)來(lái)得容易啊，繼續(xù)干活去了哈！

問(wèn)題：要是你們來(lái)做這個(gè)射頻拐角的PCB設(shè)計(jì)，有什么好的設(shè)計(jì)技巧和方法呢？