在高頻測試中,0.3mm跳線的VSWR(電壓駐波比)受孔徑損耗、阻抗匹配、Stub效應及材料特性等多重因素影響,通常其VSWR值會隨頻率升高而增大,尤其在高頻段(如10GHz以上)可能超過1.5,需通過優(yōu)化設計(如背鉆工藝、阻抗補償)來降低。以下是對其VSWR特性的具體分析:
一、孔徑損耗對VSWR的影響
導體損耗:在高頻頻段,過孔孔徑的大小直接決定信號的衰減程度。例如,在28GHz頻段,0.3mm孔徑的過孔每厘米損耗比0.2mm孔徑高2.1dB。這種差異源于大孔徑的孔壁銅層電流路徑更長,趨膚效應導致的導體損耗增加。
介質損耗:大孔徑與周圍介質的電磁耦合更強,介質損耗也隨之上升。這種損耗的增加會直接影響信號的傳輸質量,進而可能導致VSWR的升高。
二、阻抗匹配與VSWR的關系
阻抗突變:過孔孔徑是阻抗不連續(xù)的重要來源,直接影響信號反射的強弱。例如,50Ω傳輸線經過0.3mm孔徑過孔時,阻抗可能會出現±10Ω的突變。這種突變在高速信號傳輸中會產生嚴重反射,導致VSWR升高。
阻抗補償:為了降低阻抗突變對VSWR的影響,可以采用阻抗補償方案。例如,對于0.3mm孔徑,通常會將過孔周圍的傳輸線線寬縮減10%,通過降低傳輸線阻抗抵消過孔的高阻抗突變。然而,這種補償方案會增加設計的復雜性,并可能不完全消除阻抗突變的影響。
三、Stub效應對VSWR的影響
諧振峰:未去除的過孔殘留段(Stub)會形成諧振腔,導致損耗驟增。例如,0.4mm孔徑的Stub在8GHz時就會產生諧振峰,而0.2mm孔徑的Stub諧振峰出現在15GHz。這種諧振效應會顯著影響VSWR,尤其是在高頻段。
背鉆工藝:為了降低Stub效應對VSWR的影響,可以采用背鉆工藝去除Stub。例如,對10GHz以上信號,采用背鉆工藝去除Stub,且殘留長度控制在0.3mm以內,配合0.2mm孔徑,可使諧振峰衰減10dB以上。然而,對于0.3mm孔徑的跳線來說,背鉆工藝的難度和成本可能會增加。
四、材料特性對VSWR的影響
基材差異:不同基材下的孔徑損耗差異明顯。例如,在低損耗基材(如Rogers 4350)上,0.3mm與0.2mm孔徑的損耗差異比普通FR-4小30%。這是因為高頻基材的介質損耗更低,弱化了孔徑帶來的損耗差異。因此,在選擇基材時,應考慮其對VSWR的影響。
焊盤匹配:過孔焊盤尺寸與孔徑的匹配同樣關鍵。行業(yè)共識是焊盤直徑應為孔徑的2-2.5倍。當焊盤與孔徑比小于1.5倍時,阻抗突變會增加50%,進而影響VSWR。
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