高頻PCB的三大波導結構設計

在製作高頻電路板的時候，第一個問題就是波導結構的選擇。本篇介紹三種基本的傳輸結構：

1. Microstrip
2. Stripline
3. Coplanar Waveguide（共面波導）

    

• Microstrip：架構最為簡單，設計也簡單。但由於架構簡單，在相同的PCB基板條件下，能夠變化的物理參數不多，例如線寬、線厚與基板厚度。
  當頻率越來越高，Microstrip還會有一個問題：Trace上方是空氣 ∈_eff  = 1，而下方的基材 ∈_eff ≠1，此上下場型會有不對稱的情況發生，而使得電磁波場型不對稱，在傳輸上對信號品質會有影響。

• Stripline：結構較為複雜，上方與下方基材的 ∈_eff  可以使用接近基板，使得電磁波的場型完整。另外，Stripline高頻走線相互之間不會有遠端串音（FEXT）的影響。

由於走內層，需要依靠灌孔與外部零件連接，因此多餘via段（稱為Stub）會造成信號衰減與反射問題。減少此問題的方法就是使用背鑽或是盲孔，但這又會導致成本上升。

• Coplanar Waveguide：類似Microstrip，走線的兩旁用ground包覆（鋪銅導地），形成Waveguide的形狀。而相較於Microstrip，Coplanar Waveguide能夠變化的物理參數就比較多，例如走線與ground的距離、ground上的via與走線距離。

由於Coplanar Waveguide兩旁是GND，因此可以降低Crosstalk的影響。但在設計上有個瓶頸：當應用上有密度較高的高頻走線的時候，例如PCIe，則此結構未必有足夠的空間可以在走線的兩側鋪銅接地。