下圖顯示了不同接地平面切口寬度的模擬 E‐Field 圖以及原始 PCB 設(shè)計(jì)。這些 E‐Field 圖用于確認(rèn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)正確并發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題區(qū)域。例如，在具有較小寬度的第 2 層接地平面切口的模擬中，可以看到共面跡線的 E‐Field 與第 2 層接地平面強(qiáng)烈耦合，從而降低了跡線的阻抗。

每種配置將呈現(xiàn)兩個(gè)圖。E‐場(chǎng)強(qiáng)圖顯示電介質(zhì)（FR4、阻焊層和走線上方的空氣）中 E‐場(chǎng)的圖表，顏色編碼以指示場(chǎng)強(qiáng)。矢量圖以矢量格式顯示 E‐場(chǎng)。這也是顏色編碼以反映場(chǎng)強(qiáng)。

下圖顯示了在 Ansoft Q2D 中建模的 GCPW，其中標(biāo)出了組成結(jié)構(gòu)。查看 E‐field 圖時(shí)，使用此圖來(lái)確定方向。第 3 層的返回接地平面未顯示在該圖中，也未顯示在 E‐field 圖中。

在 Ansoft Q2D 中建模的 GCPW

原始設(shè)計(jì)：3 mil 共面間隙，30 mil 第 2 層接地平面間隙：下圖顯示了原始設(shè)計(jì)中的 E‐Field，共面間隙為 3‐mil，第 2 層接地平面間隙為 30‐mil。共面走線與第 2 層接地平面之間的耦合非常強(qiáng)。這種強(qiáng)耦合加上太小的共面間隙導(dǎo)致模擬的共面阻抗為 36.5 歐姆。

原始設(shè)計(jì)：3 mil 共面間隙，30 mil 第 2 層接地平面間隙

錯(cuò)誤設(shè)計(jì)：5.7 mil 共面間隙，35 mil 第 2 層接地平面間隙：下圖顯示了阻抗優(yōu)化的 5.7 mil 共面間隙設(shè)計(jì)的 E‐Field，但第 2 層接地平面的間隙寬度為 35 mil。這說(shuō)明了（相對(duì)常見(jiàn)的）情況，即設(shè)計(jì)人員使用正確的共面間隙，但錯(cuò)誤地將第 2 層接地間隙實(shí)現(xiàn)為與總共面接地間隙（35 mil）相同的寬度。如我們所見(jiàn)，從共面走線到第 2 層接地平面的耦合相當(dāng)強(qiáng)，這導(dǎo)致模擬的共面阻抗為 46.5 歐姆。

錯(cuò)誤設(shè)計(jì)：5.7 mil 共面間隙，35 mil 第 2 層接地平面間隙

優(yōu)化設(shè)計(jì)：5.7 mil 共面間隙，58 mil 第 2 層接地平面間隙：下圖顯示了阻抗優(yōu)化的 5.7 mil 共面間隙和第 2 層接地平面中 58 mil 寬間隙的設(shè)計(jì)的 E‐Field。L2 接地平面間隙優(yōu)化掃描顯示，第 2 層接地平面中大于 58 mil 的間隙不會(huì)顯著影響阻抗；因此，接地平面切口設(shè)置為 58 mil。

在這種配置中，與第 2 層接地平面的耦合很小，模擬阻抗為 49.9 歐姆。

優(yōu)化設(shè)計(jì)：5.7 mil 共面間隙，58 mil 第 2 層接地平面間隙

大接地平面切口：5.7 mil 共面間隙，75 mil 第 2 層接地平面間隙：下圖顯示了具有阻抗優(yōu)化的 5.7‐mil 共面間隙和第 2 層接地平面中 75‐mil 寬間隙的設(shè)計(jì)的 E‐Field。該圖顯示，如果第 2 層接地平面間隙加寬超過(guò) 58 mil，L2 接地平面耦合不會(huì)顯著減少。但這種寬接地平面間隙可能會(huì)干擾 PCB 上的其他布線。

在這種配置中，與第 2 層接地平面的耦合非常低，模擬阻抗為 50.0 歐姆。

大型接地平面切口：5.7 mil 共面間隙，75 mil 第 2 層接地平面間隙

結(jié)論

免費(fèi)阻抗計(jì)算工具通常功能有限。它們可能允許您或不允許您對(duì)凹蝕或阻焊層進(jìn)行建模，并且它們通常不適合對(duì)多層幾何結(jié)構(gòu)中各層之間的場(chǎng)相互作用進(jìn)行建模。

對(duì)于多層堆疊上的某些接地共面配置，共面接地參考平面可能是共面跡線下方的兩個(gè)或更多個(gè) PCB 層。這需要在位于接地平面參考層上方的那些層上的共面跡線下方設(shè)置一個(gè)銅禁區(qū)。試圖直觀地估計(jì)該銅禁區(qū)的最佳尺寸充其量是困難的。低估禁區(qū)的尺寸可能會(huì)導(dǎo)致不可預(yù)見(jiàn)的電磁場(chǎng)相互作用，而高估禁區(qū)的尺寸可能會(huì)導(dǎo)致 PCB 設(shè)計(jì)上寶貴的布線面積不必要地?fù)p失。

一些設(shè)計(jì)人員使用眾多可用的傳輸線工具之一來(lái)使其走線的阻抗“足夠接近”，然后他們依靠他們的工廠使用商業(yè)阻抗計(jì)算器（例如 Polar）來(lái)計(jì)算正確的幾何形狀并在蝕刻電路板時(shí)撥入阻抗。不幸的是，這種方法無(wú)法捕捉 PCB 結(jié)構(gòu)之間無(wú)意耦合的問(wèn)題，因?yàn)楣S不使用 PCB 上的實(shí)際走線來(lái)測(cè)量電路板制造過(guò)程中的阻抗。相反，工廠使用蝕刻有設(shè)計(jì)人員的走線幾何形狀的測(cè)試試樣。這些測(cè)試試樣不會(huì)復(fù)制 PCB 設(shè)計(jì)上發(fā)生的與附近結(jié)構(gòu)的無(wú)意耦合。因此，工廠將無(wú)法補(bǔ)償這些相互作用，并且電路板上的 PCB 走線的阻抗將不正確，即使測(cè)試試樣具有正確的阻抗。

如果您正在設(shè)計(jì)接地共面波導(dǎo)到您的電路板上，那么您會(huì)希望第一次就做好。大多數(shù) Wi-Fi 和藍(lán)牙設(shè)計(jì)在電路板啟動(dòng)時(shí)似乎工作正常，即使天線饋線嚴(yán)重不匹配。但是，在您已經(jīng)宣布勝利之后，糟糕的設(shè)計(jì)幾乎總會(huì)在范圍測(cè)試或數(shù)據(jù)完整性測(cè)試中顯現(xiàn)出來(lái)。