連接器過(guò)孔stub到底對(duì)信號(hào)有什么樣的影響？

假設(shè)PCB厚度=2.2mm，信號(hào)從top層經(jīng)過(guò)孔換層到內(nèi)側(cè)，本文用連接器的過(guò)孔為例進(jìn)行說(shuō)明，某連接器的過(guò)孔完成孔徑（即電鍍后）是0.46mm，但鉆孔孔徑是0.55mm（即電鍍前），如下圖所示：

圖 1過(guò)孔結(jié)構(gòu)圖

下面我們對(duì)該過(guò)孔進(jìn)行建模仿真，看看過(guò)孔stub到底對(duì)信號(hào)有什么樣的影響，影響有多大。

過(guò)孔孔徑0.55mm，過(guò)孔是空心的，紅色圓環(huán)為孔壁，過(guò)孔的俯視圖如下所示：

圖 2過(guò)孔俯視圖

1. 當(dāng)過(guò)孔不背鉆時(shí)，從bottom到布線層的過(guò)孔stub為30.6mil，如下圖所示：

圖 3 過(guò)孔不背鉆側(cè)面圖

2. 對(duì)過(guò)孔背鉆，為了不傷害到布線層，進(jìn)行背鉆時(shí)會(huì)留個(gè)安全間距，以2.2mm的板厚，背鉆殘端會(huì)有2~10mil，我們按照最差的情況進(jìn)行分析，即背鉆后過(guò)孔stub=10mil，如下圖所示：

圖 4 過(guò)孔背鉆側(cè)面圖

以上兩種情況下的插損如下圖所示：

圖 5各種情況插損對(duì)比圖

圖 6各種情況回?fù)p對(duì)比圖

說(shuō)明：
SDD21_1：Case1過(guò)孔不背鉆，過(guò)孔stub為30.6mil；
SDD21_2：Case2過(guò)孔背鉆，過(guò)孔stub為10mil。

Table1.過(guò)孔不同處理方式對(duì)比

對(duì)于10Gbps的信號(hào)，在其奈奎斯特頻率5GHz處，背不背鉆，兩者的差異只有0.1dB。

但是對(duì)于25Gbps的信號(hào)，在其奈奎斯特頻率12.5GHz處，不背鉆時(shí)的插損=-1.459dB，背鉆后的插損=-0.885dB，背鉆后插損提升了0.574dB，這個(gè)什么概念呢？相當(dāng)于走線可以多走近1inch，一對(duì)過(guò)孔的殘端縮短20.6mil對(duì)信號(hào)就有如此大的提升，如果過(guò)孔stub更長(zhǎng)的情況呢？如果有多對(duì)過(guò)孔呢？

不背鉆時(shí)過(guò)孔stub=30.6mil，信號(hào)在35GHz處就發(fā)生諧振，且在50GHz內(nèi)有兩次諧振；而背鉆后過(guò)孔stub=10mil，信號(hào)的諧振頻率點(diǎn)由35GHz推遲到了46.9GHz。

過(guò)孔stub=10mil時(shí)的回?fù)p比過(guò)孔stub=30.6mil時(shí)的回?fù)p提升了4.57dB。

到此，相信大家知道不同信號(hào)速率有不同的容忍的過(guò)孔stub長(zhǎng)度，越高速的信號(hào)，過(guò)孔進(jìn)行背鉆得到的收益越大。

編輯：hfy