一前言

在高速數字電路和射頻系統中，傳輸線設計是確保信號完整性和電磁兼容性（EMC）的核心要素。微帶線和帶狀線作為兩種最常用的PCB傳輸線結構，其特性差異直接影響信號傳輸質量與系統EMC性能。

二微帶線與帶狀線的定義

1.微帶線單層導體走線位于PCB頂層，下方為介質基板（如FR-4），底部為連續(xù)地平面。橫截面呈“信號線-介質-地平面”三層結構，信號線暴露于空氣中。其優(yōu)勢是布線靈活，易于調試和焊接，適用于高頻信號。但是電磁場部分暴露于空氣中，易受外部干擾且輻射較強。

圖1 微帶線結構

微帶線的特性阻抗主要由微帶的寬度、介質材料的介電常數以及微帶與接地平面之間的距離決定。阻抗計算公式為：

其中εr為介質相對介電常數，h 為介質厚度，w 為線寬，t 為銅厚。

2.帶狀線導體走線嵌入PCB內層，上下兩側均為介質層和地平面，形成“地平面-介質-信號線-介質-地平面”的對稱結構。信號線被完全包裹在介質和地平面之間。這種結構使得帶狀線具有更好的屏蔽性能和更穩(wěn)定的特性阻抗。但是布線復雜度高，調試困難，成本較高。

圖2 帶狀線結構

帶狀線的特性阻抗計算公式為：

三微帶線與帶狀線在EMC領域的應用

在EMC領域，微帶線和帶狀線的設計和應用對減少電磁干擾（EMI）和提高抗干擾能力至關重要。以下是它們在EMC領域的具體應用：

1.電磁屏蔽與干擾抑制

帶狀線的三層結構使其具有天然的電磁屏蔽效果，能有效減少外部干擾和信號輻射。相比之下，微帶線雖然結構簡單，但其信號線暴露在空氣中，容易受到外部干擾。為了提高微帶線的抗干擾能力，通常需要在PCB設計中增加接地過孔和優(yōu)化布線路徑。

2.特性阻抗控制

特性阻抗的穩(wěn)定性和一致性是保證信號完整性的關鍵。微帶線和帶狀線的特性阻抗可以通過精確的幾何設計和材料選擇來控制。在高速數字電路中常用的特性阻抗為50Ω或75Ω。

3.高頻信號傳輸

在高頻應用中，微帶線和帶狀線的性能差異尤為明顯。帶狀線由于其良好的屏蔽性能和穩(wěn)定的特性阻抗，更適合用于毫米波通信和雷達系統。而微帶線則由于其結構簡單，更適合中低頻應用，如射頻識別（RFID）和無線傳感器網絡。

四微帶線與帶狀線的EMC設計優(yōu)化

1.微帶線EMC優(yōu)化

（1）增加地平面完整性，避免分割，減少回流路徑阻抗。

（2）在高速信號線兩側布置接地銅皮，抑制輻射。

（3）使用阻抗匹配，可以串聯電阻或RC組合來減少反射和振鈴噪聲。

圖3 阻抗匹配串聯方式

（4）在微帶線的上方覆蓋一層金屬屏蔽層（如銅箔），減少信號輻射。

2.帶狀線EMC優(yōu)化

（1）確保上下地平面等電位，避免不對稱耦合。

（2）在信號換層處增加接地過孔陣列，防止電磁泄漏。

（3）使用吸波材料吸收部分泄漏的電磁能量，減少信號輻射。

五總結

微帶線和帶狀線作為兩種常見的傳輸線結構，在EMC領域具有重要的應用價值。通過合理選擇和優(yōu)化設計，可以有效提高信號完整性，減少電磁干擾，滿足現代電子系統對高性能和高可靠性的要求。在實際應用中，工程師應根據具體需求和應用場景，靈活選擇合適的技術手段，以實現低輻射、高性能的傳輸線設計。