A perda da sua via não está no barril

O cobre que não carrega nenhum sinal

Uma via é um pequeno pedaço de barril revestido. A 20 GHz, 1,6 mm não custa quase nada: execute os números em um barril de 0,25 mm no FR4 e a perda dielétrica chegará a 0,119 dB e a perda do condutor a 0,030 dB. Menos de um sexto de decibel, durante toda a transição.

Em seguida, veja o que a mesma via realmente faz com um canal: 2,27 dB no topo de uma banda de 0,1—20 GHz.

Os dois decibéis que faltam não estão no barril. Eles estão na parte do barril que não carrega nada.

De onde vem o esboço

Um orifício de passagem é perfurado em toda a placa. Se o sinal entrar pela parte superior e sair por uma camada interna, o revestimento abaixo dessa camada ainda estará lá, ainda conectado e ainda faz parte eletricamente da estrutura. Ele não carrega nenhum sinal. É um esboço.

Entre na parte superior de uma placa de 1,6 mm e saia em 0,4 mm, e 1,2 mm de cilindro fica pendurado no caminho de passagem como uma linha de transmissão de circuito aberto. Sua admissão de entrada é Jy0*tan (beta*l), e uma admissão de derivação Y em uma linha de impedância Z fornece

S21 = 2/(2 + Y*Z)

Quando o esboço atinge um quarto do comprimento de onda, essa tangente vai para o infinito e S21 vai para zero. Um degrau. No exemplo acima, ele chega a 30,48 GHz — acima da faixa, mas sua saia não está, e a saia é de onde vêm esses dois decibéis.

A perda dentro do talão é o que mantém o entalhe finito em vez de infinito. Sem ela, a expressão diverge, o que nenhuma medida faz.

Perfuração retroativa, quantificada

Defina a profundidade de saída para a espessura total da placa — uma via que sai pela parte inferior ou uma que foi perfurada — e a ponta desaparece junto com a ressonância. A pior perda de inserção na banda cai de 2,27 dB para 0,15 dB.

Esse é o caso completo do backdrilling em uma comparação. Você não está removendo a perda da via. Você está removendo um ressonador.

Se vale a pena o custo depende de onde está a ressonância em relação à sua banda. Aprofunde a transição e o talão encurtará e a ressonância aumentará; um talão de 0,4 mm na mesma placa ressoa perto de 91 GHz e é irrelevante para qualquer coisa que você provavelmente esteja fazendo. A movimentação da atribuição da camada é gratuita. O backdrilling não é.

O par não tem duas vias únicas

Dois barris acionados diferentemente são um problema, e vale a pena decompô-los adequadamente, em vez de resolver dois problemas diferentes e esperar.

Cada barril tem uma capacitância coaxial para seu próprio antipad. Os dois barris têm uma capacitância mútua entre si. O modo par coloca ambos no mesmo potencial, então a capacitância mútua não carrega carga e diminui completamente — a impedância do modo par é apenas o valor coaxial isolado. O modo ímpar o carrega, então a impedância do modo ímpar é sempre menor:

C_self/EPS = 2* pi/ln (D/d) C_m/eps = pi/arccosh (p/d) Z_even = eta0/(sqrt (epsr) * C_self) Z_odd = eta0/(sqrt (epsr) * (C_self + 2*C_m))

Para um cano de 0,25 mm, antibloco de 0,9 mm, passo de 0,8 mm em FR4: Z_even = 37,48 ohm, Z_odd = 22,05 ohm, então Z_diff = 44,10 ohm e Z_common = 18,74 ohm.

Observe o pedido. Mesmo acima de ímpar, sempre, porque o termo mútuo carrega apenas um deles. Isso decorre da decomposição em vez de ser afirmado, e é esse o objetivo de decompô-la — um modelo que calcula o modo ímpar a partir de uma fórmula de dois fios e o modo par a partir de uma coaxial resolve duas geometrias diferentes e pode facilmente produzir a ordem inversa.

44 ohms em um canal de 100 ohms

Esse é o número com o qual vale a pena sentar. Um canal diferencial de 100 ohms cuidadosamente controlado, mantido em alguns por cento ao longo de todo o seu comprimento, passa por uma descontinuidade de menos da metade de sua impedância.

Nenhuma quantidade de ajuste de rastreamento corrige isso. O que você pode mudar é o antipad: abri-lo aumenta a impedância em direção ao valor de rastreamento e é o botão que os fabricantes estão mais dispostos a mover. O custo é cobre plano, o que por si só é um problema de retorno, portanto, é uma negociação e não uma vitória gratuita.

O que esse modelo é e não é

É um modelo de triagem agrupada. As impedâncias são os resultados coaxiais e de dois fios padrão para uma geometria idealizada; o carregamento do talão segue o S21 de uma admissão de derivação. O que não inclui: capacitância da almofada, ressonância da cavidade plana, a descontinuidade de lançamento onde o traço se encontra.

Uma transição de via real é tridimensional e nenhuma delas é pequena. Use isso para decidir se uma geometria merece uma simulação de onda completa e, em seguida, execute uma. A ferramenta de parâmetros S do FDTD neste site resolve a estrutura real.

Vale a pena nomear explicitamente um limite. O termo de capacitância mútua assume que os dois barris compartilham uma única abertura de folga, que é o que é um diferencial via par. Afaste-os mais do que o diâmetro do antibloco e o cobre plano fica entre eles e os protege um do outro. O modelo não leva em conta essa triagem, então ele exagera o acoplamento e subestima a impedância diferencial — e a calculadora diz isso em vez de fingir o contrário.

O que verificar, em ordem

Veja primeiro a ressonância do esboço contra sua banda. Se estiver muito acima, a transição pode ser boa, pois planejada e retrocesso é dinheiro que você não precisa gastar.

Se estiver dentro ou perto, tente mover a transição para uma camada mais profunda antes de pegar uma broca. Esboço mais curto, maior ressonância, sem etapa extra do processo.

Em seguida, observe a impedância diferencial em relação à sua impedância de traço. A incompatibilidade é o que o canal vê, não o valor absoluto.

E se a resposta estiver perto de um limite, simule-a. Um modelo de triagem que diz que algo é marginal fez seu trabalho ao dizer que você deveria parar de confiar nele.