不就是包地打孔嘛，能有多講究？

6 人贊了文章

問：為什麼要包地？

答：要啊，必須要啊，不然包地就沒意義了。

是的，坊間傳說的包地神技能其實並沒有那麼直觀。什麼叫直觀，就好像1+1=2。（好了，別逗了）。那就好比10%的阻抗變化會帶來大約5%的反射，比如100mil的過孔stub的諧振點大概會在15GHz之類的。包地打孔你很難從一開始就能夠預測到你的設計質量會怎麼樣，而且一樣的設計放在不同的板子也會千差萬別。而且最重要的是並不是包了地就一定會帶來信號質量的改善，很多情況下你辛辛苦苦包完了，結果只換來這幾個字。

好了，說了那麼多嚇人的話，我都不好意思再說了，只能舉一個嚇人的例子吧。我們如果要使用例如網路分析儀去測試PCB上面的DUT（待測物），最通常的做法就是通過SMA頭接入PCB，我們要舉的這個例子就是一個測試板，由於只有表層走線，4層板就足夠了，這樣的話表層到第二層參考層的厚度一般就比較厚，直接導致的後果就是表層的走線要很寬才能控到50歐姆的阻抗，另外也可以採用下面這種共面波導的包地形式來達到目的，這樣的話線寬就可以不用太過粗。我們通過阻抗計算軟體計算，得到線寬走12mil，同層的包地距離6mil。

前面說了嘛，這也算一種包地的情況，那我們的工程師就自然的把地過孔打上，就像下圖所示一樣。

做過設計的朋友都知道，現在使用軟體來進行包地打孔的設計那叫一個方便啊，輸入過孔的間隔和距離後，唰一聲就做出來了。

上面的設計看起來也好像沒什麼問題，包了地，打了孔。由於我們這個是一塊測試板，需要達到的測試頻段達到30GHz，因此上圖的這根校準線的設計是至關重要的，必須要有很好的回損和插損的性能。當我們拿這根設計進行模擬後會發現，結果可能並沒有想像中那麼美好，如下所示：

在大概25GHz之後回損就變得不線性了，一直往惡劣的方向走去，同時插損也受到了影響，因此根據我們還算豐富的測試經驗來看，這根校準線的設計應該是很難滿足30GHz的測試要求的。

地也包了，孔也打了，那為什麼會出現高頻振動和跌落的原因呢？這時候我們SI的優勢就體現出來了，我們可以去做不同包地情況的分析，例如我們補充下面這三種情況：分別是包地過孔距離銅皮10mil，30mil和乾脆不打過孔了。

我們把4種情況的模擬結果放在一起來看，會發現一些意想不到的東西。

插入損耗的結果：

回波損耗的結果：

對比10mil，30mil，50mil這三種case，我們能發現一個很明顯的規律，就是包地過孔距離包地銅皮最近的話對高頻的性能會越好，高頻的衰減會越小，這樣更有利於保證高頻的測試性能，地過孔越遠，損耗越大，而且還會出現諧振。其實這是由於迴流路徑的相位差造成的諧振。這聽起來好像有那麼一丟丟複雜是吧？

稍微解釋下哈，就好像你和媽媽一起去買菜，去的時候是一起走，但是回來的時候你們各自走不同的路回家，然後你們回到家的時間是不一樣的，這個不一樣的時間就是相位差，包地過孔距離銅皮越遠，就好像你和媽媽回到家的時間相差越多一樣，就會導致最嚴重，最靠近低頻段的諧振。

但是細心的朋友就會有反駁的機會了，那為什麼沒地過孔在高頻反而比50mil的地過孔性能要好啊！！你是不是標籤標錯了啊。

還好，標籤是沒錯的。還是說回買菜這檔子事唄，就好比你和媽媽去買完菜，你們一起回家，但是選了一條比較難走的路回家，所以無論怎麼樣你們回到家的時間都是一樣的，所以基本沒有相位差，所以沒有諧振，所以在很高頻的時候會比50mil距離打孔有優勢（其實再往更高頻走，就會比30mil甚至10mil都會好）。但是路難走啊（只能通過地平面的耦合進行迴流），所以你們的精力會浪費很多（中低頻段損耗會比較差）。Anyway，包地的確會是一個複雜而有點不可預測的case哈，希望我的講解你們能聽懂並且覺得有幫助唄。