基础电路设计(二)不规则电路对辐射与阻抗的影响

前言

最近几年电路板非常流行所谓的「meander」导线，然而这种不规则(zigzag)导线随着clock频率不断提高，设计人员也意识到必需使导线pattern尽可能完全相同。理论上从driver端至接收收端(receiver)直线距离有可能完全相同 ，不过事实上当两者之间的距离越来越长时，导线pattern势必成为不规则形状，有鉴于此本文将透过实验结果，深入探讨直线状与不规则状的pattern差异对电路的影响。

实验步骤

图1是实验用印刷电路板的外观，阻抗(impedance) Zo为50Ω，共有A～G 7种线路图案(pattern)( 图2)，pattern长度都是290mm，由于不规则layout因此pattern长度被压缩成150mm，如图3所示电路图案都无直角弯曲设计。四层电路板为四层板总厚度1.6mm，第一层装设电子组件，第二至第四层分别是接地层(earth)、Vcc层与电路图(图4)，辐射资料是根据3米(meter)法则水平放置电路板量测水平偏波。

图1 电路板的外观

图2 7种线路pattern对特性阻抗的影响

图3 线路图案弯曲与特性阻抗 Zo 的变化

图4 实验用电路

图5是上述实验所获得的辐射资料。如图所示7种线路图案都有长70mm的直线部分，E与G的线路图案的频率为650～850MHz，直线部分长度为130 mm的；D与F的线路图案有频率为350～450MHz，具有较多的辐射。
若将电路板的诱电率ε列入考虑，并且假设电路板上的光速为 时:
650 MHz的波长λ＝277mm，λ/4＝70mm
650 MHz的波长λ＝514mm，λ/4＝130mm
依此就可推论「线路图案直线部分」与「造成辐射最大值的波长」两者的关连性，也就是说线路图案直线部分长度较短的A、B、C三线路图案的辐射较低，相形之下D、E、F的辐射比较大；凹凸集中的D、E、F的辐射比凹凸分散的A、B、C大，G则无法纳入检讨范围。

图5 7种线路图案产生的辐射