“ 射频 ”硬核科普 | 连接器组装/走线/钻孔攸关性能，宽带RF电路板端点设计远不只是PCB上的Footprint

【摘要/前言】

随着对更高频率和更大带宽的需求不断上升，射频连接器也需要跟进提升，甚至超过设备带宽的要求。将射频连接器连接到PCB或基材上需要仔细考虑数个重要因素，以充分发挥连接器的全部性能。

本次白皮书分享主要涵盖了设计指南，并呈现随着行业向100GHz带宽发展需要调整哪些项目来使连接器的端点表现更佳。

【白皮书系列概要及目录】

许多不同类型的射频(RF)连接器用在不同的应用场景，但这个主题太过广泛，我们将重点关注压合式安装的印刷电路板(PCB)连接器。压合式安装连接器使用安装硬件将其下压到PCB上以建立连接，可以连接到PCB上的微带线或带状线。

随着PCB中高速连接的数量不断增加，压合式连接器备的多项优势可满足这一需求，包括它们相对紧凑的特性，可在一块PCB上放置多个，并且可放置在PCB上的任何地方，这使得它们可放置在靠近讯号需要到达的设备端，除此之外，它们还可以重复使用。

将压合式连接器在PCB上实作并获得全部频宽需要精心的设计。就像赛车需要最佳的轮胎，使其获得足够的牵引力到赛道上，同时尽可能快速地行驶，射频PCB连接器需要一个良好的端点设计结构，以获得最大频宽的讯号传输来进出PCB。

本系列将分为三篇推文，递进式呈现详细内容：

【RF 端点的定义】

了解RF端点的定义，这个端点包含连接器、讯号通孔和通 孔转换到PCB内的导线。为了准确衡量这 种组合的性能，连接器的顶端和Break Out Region，包括一小段线长(约2毫米)，都需要一起建模(图1)。

图1 使用连接器顶端的建模

RF端点的设计是复杂的结构，没有单一正确的解决方案。它们由许多元素组成，需要在电磁场求解器中进行调整以提供最佳的性能。

图2 射频发射的子元件

图2的每个子组件都代表端点设计的一个自由度，所有组件必须一起优化以获得100GHz的频宽。以下是对端点子组件的简要描述：

----连接器

如前所述，连接器影响发射性能，需要在结构建模时包括在内。PCB和连接头之间的过渡有复杂的相互作用，需要调整。

----连接器焊盘

焊盘的大小由连接器的机械限制决定。它需要足够大，以便包容多数连接器或PCB生产差异而提供可靠的连结，同时也要足够小，让使用连接器的设计达到预期的性能水平。

----讯号通孔

从电气上看，对于通孔，钻孔尺寸是关键所在，而不是成品孔的尺寸。在试图调整通孔端点时，拥有一份PCB供应商使用的常见钻孔尺寸清单非常有用。钻孔尺寸决定通孔内层的最小焊盘尺寸，越小则通孔性能越好。雷射钻孔的微孔，由于改进了定位，可以允许非常小的焊盘尺寸，其环形圈小至2mil，具有L1：L2过渡(焊盘直径=钻孔直径+2x环形圈)。对于更深的微孔，钻孔尺寸和环形圈需要增加尺寸。

----调谐功能

用于均衡从焊盘/空隙区域到走线的阻抗。

----平面、空隙和接地环

端点下的接地平面将接地环连接在一起。平面上的空隙允许在讯号沿通道传播时对其阻抗进行调整。在可能的情况下，最好在电源平面和讯号层上创建一个「接地点」。这可以确保沿通孔有足够的金属覆盖，改善端点的准同轴结构和性能。

----接地环内/外

有两个接地过孔环。内环对过渡的阻抗和截止频率有很大影响。第二个接地环有助于密封内层接地环的通孔之间的空隙

【四个关键的重点领域】

本系列的后续中篇及下篇，将进入研究正题，重点展现四大重点关键领域。欢迎大家持续关注！

【Samtec解决方案 Solutions】

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备注：原文刊登于2022年11月的新通讯期刊中及其网站：《连接器组装/走线/钻孔攸关性能，宽带RF电路板端点设计眉角多》