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為什么要嘗試最大化RF PCB中的接地過孔數量？
來源：本站 時間：
我無法找到解釋為什么人們想要沿著銅跡線（或PCB上的任何地方）放置盡可能多的通孔（~50），這些通孔傳輸高頻RF（100 MHz至GHz）信號。
在我的情況下，我的電路板兩側有兩個地平面（傾倒）。我的直覺是，不管怎樣，通過過孔，你在兩個地平面之間產生了一個相互接地，這樣就沒有信號從沿著PCB邊緣從頂部接地平面傳遞到底部接地平面。
這是因為PCB周邊就像是RF泄漏電流的環路。為了最小化感應電流環，必須提供“快捷方式”，以便兩個平面可以直接接觸？我對嗎？
它與阻抗有關。對于高頻信號，如果必須長距離地從一塊GND銅走到另一塊GND銅，它將經歷高阻抗，因此可能產生電壓。換句話說，對于高頻，除非存在短路徑，否則GND不是真正的GND。因此，有時您需要添加過孔以將不同的GND銅線縫合在一起。
@mkeith很好解釋 - 我想你應該回答這個問題。哦，也許還可以補充一下，它有時會在痕跡周圍形成一個地面“籠子”（用于屏蔽）。
@mkeith為什么更高頻率的阻抗更高，這被稱為趨膚效應，表面上的渦流減少了電流流動的趨膚深度？
@JonathanS。它形成一個籠子，是因為所有附近的雜散電流或場只影響底部地平面？
我覺得一流的答案對我來說太過分了。我有工作和家庭。基本思想是，如果返回電流必須沿著長路徑或繞過某些東西，則存在電感，并且即使路徑的直流電阻低，該路徑在高頻處的阻抗也將很高
你實際上在談論兩件截然不同的事情。其中一個是通過縫合，是一種網格狀的過孔圖案，您可能會看到連接兩個地平面。
另一個是通過柵欄，是完全圍繞所有側面的RF跡線的過孔，除了可以終止于天線或類似物的末端。
現在，在任何 PCB上，無論是攜帶DC還是5GHz信號，都可以將地平面與某種常規模式（在合理范圍內，您可以根據自己的喜好做到這一點）拼接在一起。它確保任何可能未被注意到的銅島實際上都接地（它發生在我們最好的地方），確保一切都有盡可能短的接地路徑，并且通常將地面保持為地面。
現在，地面在高頻時不是特別有用的概念。即使在DC，也有地面返回電流流過你的地平面，銅確實有一點阻力。地面只是一個幻想，沒有任何神奇的銅板在每個點都具有相同的潛力。接地只是意味著我們試圖保持接近相同的電位，并取得不同程度的成功，并選擇此電位作為我們電路其余部分的0V參考電壓。
然而，只要任何電流開始流動，它就會在銅流過的電流上產生電壓，既可以將電流擴散出去，也可以使我們的地面“反彈”，這取決于PCB的哪個部分你看著，而且......沒有任何東西真的有同樣的潛力。即使是地面。通過縫合被認為是一種“最佳實踐”，并且通過低成本的方式確保地面在地面的一部分與另一部分之間的電壓電勢等方面更緊密地耦合等。
就像他們說的那樣，你永遠不會有太多的接地引腳。它也適用于接地過孔。
過孔的另一個重要用途是熱性能。Vias作為相當好的導熱體，肯定比FR4好得多。每當過孔用于熱性能時，您通常會看到它們的包裝盡可能合理，覆蓋了一塊銅板，當電路板通電時，銅板會被燒壞。即使在更適度的需求中，幾乎總是優選的是具有比較少的熱耦合更緊密的PCB。如果PCB上的溫度更相似，那么所有隨溫度漂移的東西（幾乎是電路板上的所有東西）都會漂移在一起。
現在，對于RF板，情況有所不同。換句話說，返回電流不再真正給你的地平面留下了麻煩。在低頻時，我們的接地回路電流有點擴散，并采用最短的幾何路徑到達最低點的電位（使我們的地平面接地的東西，就像電源的地面，電池一樣）。
在均勻的適度頻率下，接地返回電流由阻抗的無功分量控制。復阻抗的電抗（虛部）是阻抗的量度，這是由于電路中的各種元素以給定的速率存儲能量，與電阻（實際）分量相反，電阻（實際）分量只是由能量消耗引起的阻抗。一定的比率。
電抗是頻率相關的，因為存儲的能量不僅僅消失了，它將返回到電路中，事物擺動的速度將決定在它到達之前存儲多少時間（以及因此需要多少能量）隨著下一個擺動而釋放。
電抗始終歸因于存儲在電場中或磁場中的兩種能量。并且電容和電感僅僅是衡量在電場或磁場中存儲能量的能力的量度。現在一切都開始走到了一起，你不是嗎？
電流將遵循阻抗最小的路徑。隨著頻率的增加，我們的返回電流越來越需要最小化正電流和接地返回電流之間形成的電感和電容。它希望最小化能夠在寄生物中存儲多少能量。
我們的接地電流將盡可能地在原始電流的路徑下直接流動。
正如您所看到的，100MHz對我們提供的漂亮的短接地路徑不感興趣。事實上，它完全忽略了它們。
這就是為什么射頻板上的通孔縫合和圍欄完全不同于與地面相關或保持良好地電位的原因。是的，我終于要回答你的問題！
我們通常稱為無線電波的亞~300GHz范圍的電磁波是電荷載流子加速的結果。無論何時加速任何電荷載流子，都會發出電磁波，由于某些超出此范圍的嚴重物理學，它會包含一點能量，動量和角動量，并且輻射恰到好處以保存它們。當然，它可以與遠距離電荷載流子相互作用，并且該動量，角動量和能量可以被傳遞回其他電荷載流子，從而使它們加速。當然，這是所有無線電技術的物理基礎。
對于要加速的電荷載體，必須是移動的。換句話說，我們需要指揮。
這里可怕的事實是，所有導電的東西都是天線，并且很快就會輻射和拾取幾乎所有頻率足夠高的頻率，以使波長足夠小以適合所述導體。
我們唯一真正的防御措施是使我們所有的導電路徑都太短而不能在感興趣的頻率上成為有效的散熱器。
因此，最佳做法是在RF板上切換任何銅澆注，其中過孔間距至少為目標最高頻率的λ/ 10的λ/ 10，即λ/ 10。最小。如果可能，您真的希望以網格模式瞄準過孔中的λ/ 20間距。
這將我們帶到最可怕的部分，可以說是最重要的刺激因素和通過柵欄背后的主要推動力：一切都不是電荷載體的指揮......
......是一個很棒的電磁波導體。
這是正確的，我們稱之為絕緣體，電介質的所有東西，包括真空或漂亮的PTFE電線絕緣層或我們PCB的FR4層壓板 - 它們都是導體用于電流，但用于電磁波。它們是電磁波的導體。另一方面，導體是電磁波的絕緣體（反射器可能是更好的類比）。
如果你有有線電視或互聯網，你就熟悉那些攜帶它的75ΩRG6或RG59同軸電纜并讓它工作。看一下橫截面，您會看到屏蔽編織層和單個中心導體之間的白色材料。那是介電泡沫。沿著該電纜傳輸的信號不是由銅導體承載的，它們由白色泡沫攜帶。同軸電纜不是常規的舊導電電纜。同軸電纜是波導。
當頻率變得足夠高以至于波長與PCB上的銅特征大小相似時，你必須打一場持久的戰斗，以便將所有這些電磁波瓶裝起來并移動到你希望它們去的地方而不是你不去的地方。并且他們將愉快地穿過你的PCB的美味介電芯，由FR4制成，一直到電路板的側面，像地獄般的小搖擺蝙蝠一樣散發出來。
你的兩架地面飛機將成為優秀的波導！它們會在離開電路板一側的途中在它們之間反彈，并且可能直接進入FCC認證中使用的RF測量設備，您將要失敗。
因此，我們鋪設的通孔網格間隔比我們需要擔心的最短波長更緊密。不小于λ/ 10，但更好的λ/ 20。就像微波爐門上的柵格一樣，這些過孔包裝得太緊，這些波浪不會泄漏出來。
通過擊劍是出于同樣的原因，但通常是因為我們實際上是在試圖輻射一些波浪，但是我們希望將它們裝瓶，直到它們可以通過某種天線特征或我們想要的任何方式逃脫。通常情況下，通過柵欄也可以作為波導的外部部分，如果您愿意，也可以像平面同軸電纜一樣。除了仔細計算的微帶剝離尺寸之外，間隙也很重要。
無論如何，最后回答你的問題：所有這些過濾都是為了保持晃動。
