电路板上迹线的拐角会引起反射吗?当然，他们会。反射会引起问题吗?你应该担心吗?....视情况而定。
当然，角落会产生反射
线路板迹线中拐角的反射是信号完整性分析的典型代表。这是布局的物理设计如何影响信号的一个例子。电路板迹线中像90度角这样简单而常见的特征会影响信号质量。
为什么90度的弯曲会影响信号?它与“电子在拐角处加速”无关。这就像90度弯道中多余的金属与轨迹宽度的比较一样简单，如果它保持恒定(就像圆形弯道一样)。
多余的金属增加了多余的电容，这种电容不连续引起反射。角的影响有多大取决于两个因素:入射信号的上升时间和角的多余电容有多少。
Yuriy Shlepnev, Simberian Software最近的总裁发表了一篇很棒的评论论文在他的网站上比较了木板上90度弯曲的测量和模拟响应。这块板子是由Advantest公司的Jose Moreira设计和制造的。用Simbeor三维电磁模拟器计算模拟响应。图1来自本文，显示了基于Rogers 4350B衬底的20.5 mil宽50欧姆线的时域反射计(TDR)响应。模拟和测量的TDR上升时间约为20秒。它显示阻抗倾角约5欧姆的上升时间。需要注意的是，阻抗尺度为1.25欧姆/div。较短的上升时间将导致较大的阻抗倾角。对于相同的角点特征，TDR响应的上升时间越长，阻抗倾角越小。
图1来自Yuriy Shlepnev的论文，展示了测试结构、测量的TDR响应和模拟响应。两个测量的响应是不同的轨迹。Yuriy Shlepnev提供。
这是另一个例子，表明90度弯曲导致电容反射，这正是使用Simbeor 3D EM模拟所预测的。
插入和返回损失显示了在宽频率范围内20.5 mil宽轨迹的一个角落的冲击。实测和模拟的s参数响应如图2所示。
图2来自Yuriy Shlepnev的论文，显示了20.5英里宽、带有90度角的轨迹的测量和模拟插入和返回损失。插入损失也有一些来自于去嵌入后留下的残余痕迹的损失。Yuriy Shlepnev提供。
但是，弯角是个问题吗?
如果我们认为返回损耗低于-15 dB的情况不重要，那么这条20.5 mil宽的迹线在25 GHz以下是透明的。这并不意味着角信号只能在25ghz以上发挥作用。它取决于线宽。有时，要知道何时出现拐角会影响信号到应该减轻的程度，唯一的方法是执行模拟。但是，3D EM模拟器不应该总是你用来估计角落影响的第一个工具。“有时一个好的答案现在!”总比迟到的好答复要好。”
如果一个均匀的轨迹以恒定的线宽进行90度转弯，就像在一个圆形弯道中一样，将没有多余的电容，并且从转弯中产生的影响很小。但是一个拐角比一个圆角有更多的导体。整个角实际上是一个正方形的形状，每边都有一个线宽的尺寸。然而，并不是所有的都是多余的。角落里的多余电容大约是组成角落的正方形的1 / 2。
一个非常简单的近似值可以用来估计角落里的多余电容。这个电容相当于大约1 / 2平方英尺的电容，大致是，
在哪里
C角落里=角落里的多余电容
W = 50欧姆传输线的线宽
Clen= 3.4 fF/mil是在Dk = 4的50欧姆线路中每段长度的电容
在介电常数为4的层压板上制作的任何均匀的50欧姆传输线，其每长度的电容为3.4 pF/英寸或3.4 fF/mil。只要是50欧姆阻抗线，这是正确的，如果迹线是1密耳宽，或1英寸宽。
对于20mil宽的迹线，墙角处的多余电容为0.5 x 3.4 fF/mil x 20mils = 34 fF。我们可以模拟一个34 fF电容的TDR响应与20秒上升时间信号(或任何上升时间)和返回损失。在TDR模拟中，将一个34 fF的理想电容器并联到另一条理想的均匀50欧姆传输线的中间。图3显示了这些简单的模拟。
图3模拟50欧姆线路中34 fF电容的TDR和回波损耗。鳞片与辛比奥尔图上的鳞片相同。
34 fF电容的TDR响应和回波损耗与三维EM模拟非常吻合。角的行为完全像一个小过剩电容器。角落的电容取决于50欧姆线路的线宽，线宽约为1.7 fF/mil。这一数量的多余电容可用于任何电路模拟器，以评估在任何应用中拐角的影响。
例如，虽然在特定的上升时间，一个角可能不会产生非常明显的影响，但多个周期性间隔的角可以产生阻塞波共振，并在阻塞波谐振频率上显示出增强的返回损失和插入损失的下降。这是很容易模拟使用均匀传输线定期负载小过剩电容器。
为什么这个问题会引起情绪反应?
如果你问老微波工程师关于电路板上90度弯曲的问题，他们会告诉你他们在30年前的设计中遇到的可怕问题，这些问题教会了他们如何避免弯曲。
问布局工程师关于90度弯曲的轨迹，他们会告诉你电子如何在弯道附近加速，从尖端发出辐射，并扭曲信号;更不用说和他们一起工作的硬件工程师向他们发誓应该避免转弯。
另一方面，工程师们说，从角落的影响是可以忽略不计的，是分散注意力。他们设计并制造了数百个90度角的板，从来没有遇到过问题。所有这些工程师说拐角是个问题都是噪音，他们不知道自己在说什么。
这种情况类似于五个盲僧和大象的故事。每个摸到大象不同部位的僧人都绝对相信大象是一堵墙、一条蛇、一根树干或一把扇子。这么多工程师(僧侣)，看着同一个角落(大象)，怎么可能有如此大的不同意见?工程师应该如何做出自己的决定，是否可以使用拐角，或是否应该在他们的下一个设计中所有的弯道都是圆角?
在你的设计中是否应该避免弯道只有一个答案，“这要看情况。”我们回答“视情况而定”问题的方式是输入数字。这就是我们对整头大象的看法。
如果你设计的是2层微波板，基片厚度为60密耳，那么50欧姆的线宽将是120密耳。如果设计多层板，线宽为5mil，则边角的电容约为1.7 fF/mil x 5mils = 8.5 fF。在什么带宽这些多余的电容开始影响信号性能?我们可以代入数字。
回波损耗是描述反射何时开始影响接收机发射信号的有用参数。当返回损耗小于- 15db时，对插入损耗的影响小于0.1 dB，可以忽略不计。图4显示了120密耳、20密耳和5密耳宽轨迹下拐角的模拟回流损失。
图4在三个不同线宽的50欧姆走线中，角处的多余电容对应的三个不同值电容的模拟回波损耗。
如果您的互连线宽为120密耳，那么90度角在5 GHz时可能会产生明显的影响。在10 GHz时，仅一个角的回波损耗为-10 dB。这肯定会影响插入损耗。而在20 GHz的频率下，-5 dB的回波损耗，一个角可以完全破坏你互连上的信号。不惜一切代价避免角落，否则你的设计就毁了。这头大象是一堵墙。
但是如果你的互连轨迹是5密尔宽，你将不会看到一个角落的影响在带宽甚至高达70千兆赫。不要担心转角，还有更重要的问题要处理。这头大象是扇子。
结论
角落会产生反射吗?绝对的。你可以测量它，模拟它，预测它。你应该担心并避开角落吗?视情况而定。如果您的设计对每个角的50欧姆线路1.7 fF/mil x w的多余电容敏感，那么请担心角，并考虑像斜切或圆角弯这样的缓解方案。如果您的决策对成本有影响，您可以考虑使用3D电磁场求解器进行更准确的预测。
通过输入数字，甚至通过简单的估计，我们可以学会看到整头大象，并自己决定我们面前的那部分到底是什么样子。
