pattern差異對(duì)電路的影響

本文將透過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，深入探討直線狀與不規(guī)則狀的 pattern差異對(duì)電路的影響。

　　實(shí)驗(yàn)步驟

　　圖1是實(shí)驗(yàn)用印刷電路板的外觀，阻抗(impedance) Zo為50Ω，共有A～G 7種線路圖案(pattern)( 圖2)，pattern長(zhǎng)度都是290mm，由于不規(guī)則layout因此pattern長(zhǎng)度被壓縮成150mm，如圖3所示電路圖案都無(wú)直角彎曲設(shè)計(jì)。四層電路板為四層板總厚度1.6mm，第一層裝設(shè)電子組件，第二至第四層分別是接地層(earth)、Vcc層與電路圖(圖4)，輻射資料是根據(jù)3米(meter)法則水平放置電路板量測(cè)水平偏波。

　　圖1 電路板的外觀

　　圖2 7種線路pattern對(duì)特性阻抗的影響

　　圖3 線路圖案彎曲與特性阻抗 Zo 的變化

　　 圖4 實(shí)驗(yàn)用電路

　　圖5是上述實(shí)驗(yàn)所獲得的輻射資料。如圖所示7種線路圖案都有長(zhǎng)70mm的直線部分，E與G的線路圖案的頻率為650～850MHz，直線部分長(zhǎng)度為130 mm的;D與F的線路圖案有頻率為350～450MHz，具有較多的輻射。

　　若將電路板的誘電率ε列入考慮，并且假設(shè)電路板上的光速為時(shí)：

　　650 MHz的波長(zhǎng)λ=277mm，λ/4=70mm

　　650 MHz的波長(zhǎng)λ=514mm，λ/4=130mm

　　依此就可推論「線路圖案直線部分」與「造成輻射最大值的波長(zhǎng)」兩者的關(guān)連性，也就是說(shuō)線路圖案直線部分長(zhǎng)度較短的A、B、C三線路圖案的輻射較低，相形之下D、E、F的輻射比較大;凹凸集中的D、E、F的輻射比凹凸分散的A、B、C大，G則無(wú)法納入檢討范圍。

　　圖5 7種線路圖案產(chǎn)生的輻射

　　上述實(shí)驗(yàn)用印刷電路板的阻抗Zo 是利用圖6的理論計(jì)算公式所獲得的計(jì)算結(jié)果，為了量測(cè)類(lèi)似MHz等級(jí)電路板實(shí)際動(dòng)作時(shí)阻抗值，因此利用圖7所示TDR(Time Domain Refrectometer)量測(cè)器檢測(cè)電路板的阻抗。TDR的動(dòng)作原理是捕捉電波或是超音波撞擊物體后反彈的信號(hào)(echo)再將時(shí)差強(qiáng)弱圖像畫(huà)，依此量測(cè)結(jié)果如圖8所示。由圖可歸納下列三項(xiàng)結(jié)論：

　　(1)。編號(hào)G的線路圖案除外，其它線路圖案的阻值Zo 并無(wú)明顯差異。

　　(2)。編號(hào)C、D的線路圖案，輸入端子正后方如果有凹凸時(shí)，其附近的阻值Zo 很高。

　　(3)。編號(hào)G的線路圖案特性極差。

　　必需注意的是包含編號(hào)G的線路圖案再內(nèi)，線路圖案的「物理長(zhǎng)度」物理長(zhǎng)度皆為290mm

　　圖6 板上的線路圖案種類(lèi)電路

　　圖7 電路板的線路圖案特性阻抗量測(cè)系統(tǒng)