비아의 손실은 배럴에 있지 않습니다

신호를 전달하지 않는 구리

비아는 도금된 배럴의 짧은 조각입니다. 20 GHz에서 1.6 mm 배럴은 거의 손실을 만들지 않습니다. FR4 안의 0.25 mm 배럴로 계산하면 유전 손실은 0.119 dB, 도체 손실은 최대 0.011 dB입니다. 전환부 전체로도 데시벨의 육분의 일 미만입니다.

그럼 같은 비아가 실제로 채널에 미치는 영향을 보십시오. 0.1–20 GHz 대역 상단에서 2.25 dB입니다.

누락된 2데시벨은 배럴에 없습니다.아무것도 운반하지 않는 배럴 부분에 있어요.

그루터기의 출처

보드 전체에 스루 홀 비아가 뚫려 있습니다.신호가 상단으로 들어가서 내부 레이어에 남아 있는 경우, 해당 레이어 아래의 도금은 여전히 존재하고, 여전히 연결되어 있으며, 여전히 구조물의 전기적으로 연결되어 있는 것입니다.아무런 신호도 전달하지 않습니다.스텁입니다.

1.6mm 보드 상단으로 들어가서 0.4mm 높이로 빠져나가면 1.2mm의 배럴이 관통 경로에 개방 회로 송전선로처럼 매달려 있습니다.입력 어드미턴스는 $jY_0\tan(\beta l)$ 이고, 임피던스 선 ($Z$) 에 걸친 션트 어드미턴스 $Y$ 는

스터브가 사분의 일 파장에 이르면 그 탄젠트는 무한대로 가고 $S_{21}$은 0이 됩니다. 노치입니다. 위 예에서 평면을 무시하면 노치는 30.48 GHz에 생깁니다. 대역 위에 있지만 그 경사는 대역 안에 걸치며, 그 2 dB 가까운 손실은 경사에서 나옵니다.

스텁 내부의 손실로 인해 노치가 무한하지 않고 유한하게 유지됩니다.그래프가 없으면 표현식이 갈라지는데, 어떤 측정도 가능하지 않습니다.

백드릴링, 정량화

출구 깊이를 기판 두께 전체로 설정하면(아래로 빠져나가는 비아나 백드릴링한 비아) 스터브가 공진과 함께 사라집니다. 대역 내 최악 삽입 손실은 2.25 dB에서 0.13 dB로 떨어집니다.

한 번의 비교를 통해 백드릴링의 경우 이 모든 경우를 들 수 있습니다.비아에서 손실을 없애는 것은 아닙니다.공진기를 제거하고 있습니다.

비용이 아깝지 않은지 여부는 밴드를 기준으로 공진이 어느 위치에 있는지에 따라 달라집니다.트랜지션을 더 깊이 밀어 넣으면 스터브가 짧아지고 공명도 올라갑니다. 같은 보드에 있는 0.4mm 스터브는 91GHz 근처에서 공진하므로 현재 하고 있는 작업과는 무관합니다.레이어 할당을 자유롭게 이동할 수 있습니다.백드릴링은 그렇지 않습니다.

계산기가 비아의 임피던스를 제공하지 않는 이유

이 계산기는 예전에 닫힌 형태의 모델로 쌍의 차동 임피던스를 제공했습니다. 각 배럴에서 안티패드로의 동축 커패시턴스에 배럴 사이의 평행 이선 커패시턴스를 더한 것입니다. 전자기장 해석 결과 그 모델은 실제 값의 약 절반을 주고 있었습니다.

비아가 관통하는 평면을 포함해 삼차원으로 풀고 풀웨이브로 교차 검증하면, 0.9 mm 안티패드 안의 같은 0.25 mm 쌍은 평면 간격이 0.1 mm일 때 85.6 Ω, 1.0 mm일 때 96.0 Ω입니다. 평면은 배럴과 직교하므로 구멍 가장자리마다 커패시턴스를 더하지만 인덕턴스는 거의 바꾸지 않습니다. 그래서 임피던스는 평면이 얼마나 촘촘히 쌓였는지에 좌우되는데, 평면 간격은 비아의 치수에 포함되지 않습니다.

세 가지 기준 형상에서 해석 임피던스는 이 평면 간격 범위에서 최대 1.31배까지 변하므로, 배럴, 안티패드, 피치만으로 된 식은 모든 경우에 10 % 이내로 들어올 수 없습니다. 그래서 계산기는 임피던스를 제공하지 않습니다. 값은 실제 적층 구조를 풀웨이브 툴에 넣어 구하십시오.

스터브는 보기보다 느립니다

같은 전자기장 해석은 스터브에 대해서도 알려 줍니다. 평면이 배럴에 용량성 부하를 주므로 파동은 $c/\sqrt{\varepsilon_r}$보다 느리게 진행하며, 유효 유전율은 $\varepsilon_r$의 1.17–1.86배입니다. 따라서 사분의 일 파장 공진 $c/(4L\sqrt{\varepsilon_r})$는 상한입니다. 이 비아에서 해석한 스터브는 30.48 GHz가 아니라 26.3 GHz 부근에서 공진하며, 대역 내 최악 손실은 약 3.4–4.1 dB로 올라갑니다.

그러니 계산기의 공진은 노치가 가질 수 있는 가장 높은 주파수로, 최악 손실은 그 무부하 공진에서 구한 값으로 읽으십시오. 상한이 이미 대역 안에 있다면 실제 노치는 대역 더 안쪽에 있습니다.

이 모델은 무엇이고 무엇이 아닌지

이것은 집중 정수 선별 모델입니다. 스터브 부하는 병렬 어드미턴스의 $S_{21}$에서 나오며, 도체 손실은 각 배럴이 자기만의 동축 벽 안에 있는 조밀한 평면 극한에서 상한을 둡니다. $Z_{dense} = \frac{\eta_0}{\pi\sqrt{\varepsilon_r}}\ln(D/d)$는 여기서 74.95 Ω으로, 해석한 어떤 임피던스보다도 낮습니다. 포함되지 않은 것: 평면의 방사상 전류, 패드 커패시턴스, 평면 사이 공동 공진, 트레이스가 비아와 만나는 곳의 불연속.

실제 비아 트랜지션은 3차원이며 그 중 어느 것도 작지 않습니다.이를 사용하여 지오메트리에 전파 시뮬레이션이 필요한지 여부를 결정한 다음 실행하십시오.이 사이트의 FDTD S-파라미터 도구는 실제 구조를 해결합니다.

한 가지 경계를 분명히 해 둘 필요가 있습니다. 두 안티패드가 하나의 개구로 합쳐지는지, 배럴 사이에 평면 구리를 두고 떨어져 있는지에 따라 배럴 사이의 결합이 달라집니다. 임피던스에 식이 아니라 적층 구조와 전자기장 해석이 필요한 이유 중 하나가 이것이며, 스터브 공진과 손실은 이에 좌우되지 않습니다.

확인해야 할 사항, 순서대로

먼저 밴드의 스텁 공명을 살펴보세요.대역폭이 훨씬 높으면 추첨으로 전환이 잘 될 수 있으며 백드릴링으로 돈을 들이지 않아도 됩니다.

안쪽이나 가까운 곳에 있다면 백드릴을 하기 전에 트랜지션을 더 깊은 레이어로 옮겨 보세요.스터브가 짧고 공진이 높으며 추가 프로세스 단계가 필요 없습니다.

그다음 비아의 차동 임피던스를 적층 구조의 풀웨이브 시뮬레이션으로 구하고 트레이스 임피던스와 비교하십시오. 채널이 겪는 것은 절대값이 아니라 부정합입니다.

해답이 한계 근처에 있으면 시뮬레이션해 보세요.무언가가 미미하다고 판단하는 스크리닝 모델은 이제 더 이상 신뢰하지 말라고 말함으로써 제 역할을 해냈습니다.