マイクロ波回路設計のための二重伝送線路理論と PCB 配線原理

マイクロ波回路設計のための二重伝送線路理論と PCB 配線原理

（1） 二重線理論に基づく PCB コンセプト

マイクロ波グレードの高周波回路の場合、PCB 上の対応する各ストリップ ラインは、接地プレートとのマイクロストリップ ライン (非対称) を形成します。 2 層以上の PCB では、マイクロストリップ ラインとストリップ ライン (対称マイクロストリップ伝送ライン) の両方を形成できます。 異なるマイクロストリップ ライン (両面 PCB) またはストリップライン (多層 PCB) がマイクロストリップ ラインを相互に結合して、さまざまな複雑な 4 ポート ネットワークを形成し、マイクロ波回路 PCB のさまざまな特性を形成します。

マイクロストリップ伝送線路理論は、マイクロ波グレードの高周波回路 PCB の設計の基礎であることがわかります。

■ 800MHz を超える RF-PCB 設計の場合、アンテナ付近の PCB ネットワーク設計は、マイクロストリップの理論的基礎に完全に従う必要があります (マイクロストリップの概念を単に集中パラメータ デバイスの性能を向上させるためのツールとして使用するのではなく)。 周波数が高いほど、マイクロストリップ理論の重要性が大きくなります。

■回路の集中分布パラメータは、動作周波数が低いほど分布パラメータの作用特性が弱くなりますが、分布パラメータは常に存在します。 分布定数が回路特性に与える影響を考慮すべきかどうか、明確な境界線はありません。 したがって、マイクロストリップの概念の確立は、デジタル回路および関連する IF 回路の PCB 設計にも重要です。

■ マイクロストリップ理論の基礎と概念、およびマイクロ波 RF 回路と PCB の設計概念は、実際にはマイクロ波二重伝送線路理論の応用面です。 RF-PCB 配線では、隣接する各信号ライン (異なる側に隣接するものを含む) が、デュアル ラインの基本原理 (後で明確に説明されます) に従う特徴を形成します。

■一般的なマイクロ波 RF 回路には片側にグランド プレートが装備されているため、その上のマイクロ波信号伝送ラインは複雑な 4 ポート ネットワークになりがちであり、したがって結合マイクロストリップ理論に直接従いますが、その基礎は依然として 2 線式理論です。 . したがって、設計の実践では、二重線理論はより広範な指針となる重要性を持っています。

■ 一般的に言えば、マイクロ波回路の場合、マイクロストリップ理論は 2 線式理論の特定のアプリケーションに属する定量的な指針となる重要性を持ち、2 線式理論はより広い定性的な指針となる重要性を持ちます。

■ 2 線式理論によって与えられたすべての概念は、表面上は実際の設計作業 (特にデジタル回路と低周波回路) とは何の関係もないように見えますが、実際には錯覚です。 二重線理論は、電子回路設計、特に PCB 回路設計におけるすべての概念上の問題を導くことができます。

二線式理論はマイクロ波高周波回路を前提に成り立っていますが、それは高周波回路の分布定数の影響が大きくなるためであり、指針の重要性が特に顕著になります。 デジタルまたは低周波回路では、分布パラメータは集中パラメータ成分と比較して無視でき、2 線式理論の概念はあいまいになります。

ただし、高周波回路と低周波回路をどのように区別するかは、設計の実践において見落とされることがよくあります。 通常、デジタルロジックまたはパルス回路はどのようなものですか? 最も明白な低周波回路と、非線形コンポーネントを含む中低周波回路は、敏感な条件が変化すると、高周波特性を簡単に反映できます。 ハイエンドCPUのメイン周波数は1.7GHzに達し、マイクロ波周波数の下限をはるかに超えていますが、それでもデジタル回路です。 これらの不確実性のため、PCB 設計は非常に重要です。

■ 多くの場合、回路内の受動部品は、特定の仕様の伝送線路またはマイクロストリップ ラインと等価であり、二重伝送線路理論とその関連パラメータによって記述できます。

つまり、二重伝送線路の理論は、すべての電子回路の特性を統合した上で生まれたと考えられます。 したがって、厳密に言えば、設計プラクティスのすべてのリンクが二重伝送線路理論で具現化された概念に基づいている場合、対応する PCB はほとんど問題に直面しません (回路がどのような動作条件下で適用されても)。