Размещение Vias для соединения наземных самолетов

Я много размышлял о методах заземления макетов печатных плат. Мой первый вопрос об этом касается переходных отверстий. Я заметил, что на простой 2-слойной печатной плате с заземленными плоскостями с обеих сторон, как правило, будет несколько или несколько переходных отверстий, разнесенных между ними с минимальным сопротивлением между двумя медными разливами.

Тем не менее, на плате RF размещение через выглядит намного более обдуманным, и я задаюсь вопросом о теории этого. Переходы, соединяющие наземные плоскости, часто граничат с РЧ-трассой. Посмотрите этот пример дифференциального компланарного волновода:

У меня также есть второй вопрос о заземлении печатных плат. Когда целесообразно «изолировать» наземные плоскости друг от друга? И как помогает заземление в одном слое (скажем, сверху), изолированном друг от друга, когда обе эти заземленные плоскости соединены с одной и той же земной плоскостью снизу через переходные отверстия. Когда у нас есть эти изолированные наземные плоскости, отличается ли промежуточное размещение от любого из вышеупомянутых случаев?

Примечание: я знаю о возможном дублировании здесь, но я не удовлетворен ответами и думаю, что мой вопрос требует более подробной информации.

Спасибо за информацию.

Схема, которую вы показали, выглядит как то, что называется медным копланарным волноводом (CBCPW). Это означает, что заземление для волновода происходит не только в копланарной зоне (земля заполняется на том же слое, что и трассы сигнала), но также и в плоском слое, непосредственно "под" сигнальным слоем. Эта структура довольно эзотерическая, в том смысле, что я видел ее только в цифровых системах, когда скорость передачи данных превышает 20 Гбит / с.

Я нашел то, что выглядит как разумное обсуждение различий между CBCPW и микрополоской в статье в журнале Microwave Journal инженеров Rogers Corp.

В этой статье показано, что CBCPW имеет меньшие потери, чем микрополоски, на частотах, где потеря радиации становится важной в микрополоске, примерно от 25 ГГц и выше, что объясняет, почему CBCPW не используется широко на более низких частотах.

Отвечая на ваш вопрос, статья указывает на некоторые особые требования для обоснования переходов в структурах CBCPW:

Для правильного заземления схемы CBCPW используют переходы для соединения копланарных плоскостей заземления верхнего слоя и плоскости заземления нижнего слоя. Расположение этих переходных отверстий может иметь решающее значение для достижения желаемых характеристик сопротивления и потерь, а также для подавления паразитных волновых мод.

Это в основном означает, что без частых переходных швов между копланарным заземлением и вспомогательным заземлением мощность может быть передана в нежелательные режимы распространения, которые могут вызвать либо избыточные вносимые потери, либо сильное рассеяние в характеристиках линии передачи.

Часть 1: Длинная прорезь в заземляющей плоскости верхней стороны может действовать как антенна, как с точки зрения излучения, так и улавливания токов, которые пытаются протекать перпендикулярно прорези. Вы можете думать о слоте как о «отрицательном проводе». Более подробную информацию можно найти здесь .

Высокочастотные токи, которые пытаются получить от одного участка заземляющей плоскости верхней стороны к другому (перпендикулярно радиочастотному следу), вынуждены течь вокруг границ зазоров между деталями. Теперь рассмотрим, что произойдет, если длина щели равна половине длины волны тока. Напряжение на слоте устанавливается на ноль на концах слота (где соединены элементы), но это означает, что разница напряжения на слоте будет наибольшей в центре слота. Точно так же ток (через слот) обнуляется в центре слота, но максимален на концах слота. Это электрическая «двойка» обычной полуволновой проволочной антенны, в которой ток максимален в центре, а напряжение максимально на концах. Слот и провод одинаково эффективны, как антенны,

Множественные переходы, соединяющие обе стороны слота со сплошной земной плоскостью на другой стороне, «замыкают» эту антенну слота, устраняя эту проблему.

Часть 2: Независимые наземные плоскости для определенных «шумных» подсистем (или, в этом отношении, подсистем, которые должны быть особенно «тихими») на плате, которые подключены к заземляющей плоскости системного уровня только в одной точке, служат для ограничьте возвратные токи для сигналов внутри этой подсистемы только той областью платы, предотвращая их влияние (или влияние) других подсистем на плате.

Например, предположим, что у вас есть микропроцессорная система сбора данных, которая имеет АЦП с высоким разрешением и некоторые аналоговые схемы формирования сигнала перед этим. Вы можете создать одну плоскость заземления для аналоговой схемы, а другую - для микропроцессора и его кристалла и других цифровых периферийных устройств (например, большой чип флэш-памяти) и подключить каждую из них к заземляющей плоскости системы (или друг к другу) в только одно очко. Это удерживает высокочастотный шум кристалла и других быстродействующих цифровых сигналов ввода-вывода микропроцессора вне плоскости заземления для чувствительных аналоговых цепей. Вы увидите это, если посмотрите на макеты оценочных плат, которые производят производители для своих чипов АЦП и ЦАП с высоким разрешением.

В CPW или Копланарном Wavequide RF энергия находится между проводниками в верхней части подложки. Это распространено в полупроводниках, где трудно получить доступ к заземляющей плоскости, и расстояния очень короткие. Для печатных плат необходимо наличие нижнего заземления, и это называется заземленным копланарным волноводом (CPWG) или копланарным волноводом на основе проводника (CBCPWG). Промежуточный интервал предназначен для создания виртуальной стены, через которую РЧ-энергия не может просочиться. Чем выше частота, тем короче длина волны и чем ближе друг к другу должны быть переходные отверстия. Вот ссылка на статью, демонстрирующую это путем тестирования различных плат на страницах 14 - 21.

http://mpd.southwestmicrowave.com/showImage.php?image=439&name=Optimizing%20Test%20Boards%20for%2050%20GHz%20End%20Launch%20Connectors