核心挑戰與目標
本研究旨在建立一套在標準 FR-4 材質上，於 2.4 GHz 與 5.8 GHz 頻段實現可量產 50Ω 阻抗控制的方法論。主要挑戰在於如何在不同電路板層數（特別是成本敏感的雙層板）下，找到兼顧電氣性能與可製造性 (DFM) 的幾何參數。此互動指南將帶您探索這些關鍵設計決策。
問題：雙層板的傳統微帶線困境
在典型的雙層板（介質厚度 H ≈ 1.0mm-1.6mm）上，若以頂層走線、底層為參考地來實現 50Ω 微帶線，會因介質太厚導致所需線寬 (W) 過大（例如 > 70 mil / 1.7mm）。這不僅佔用寶貴的佈線空間，也難以與常規的 SMD 元件接合，在實務上幾乎不可行。
解決方案：帶狀共面波導 (CPWG)
為解決此問題，雙層板設計引入了帶狀共面波導 (Coplanar Waveguide with Ground, CPWG)。透過在信號線同層兩側鋪設接地銅皮，並控制信號線到接地銅的間隙 (S)，可以有效降低特性阻抗。這使得我們能在合理的線寬 (W ≈ 20-40 mil) 下實現 50Ω，具備高度的可行性與可製造性。
雙層板 CPWG 設計參數探索
此工具模擬了在雙層 FR-4 板上，CPWG 結構的關鍵幾何參數如何影響最終的特性阻抗 (Z0)。請調整下方的滑桿，觀察阻抗值的即時變化。目標是將阻抗控制在 50Ω 的目標範圍內 (45Ω - 55Ω)。這有助於建立對參數敏感度的直觀理解。
設計提示
要達到 50Ω，通常需要平衡各項參數。一般來說：
• 提高阻抗：增加間隙(S)、增加厚度(H)、減小線寬(W)、減小介電常數(εr)。
• 降低阻抗：減小間隙(S)、減小厚度(H)、增加線寬(W)、增加介電常數(εr)。
多層板設計：微帶線 vs. 帶狀線
在多層板中，阻抗控制變得更為直接。外層走線通常使用微帶線 (Microstrip)，而內層走線則被上下參考地平面包裹，形成帶狀線 (Stripline)。由於介質厚度 (H) 可以做得很薄（例如 70-100 µm），因此可以在很窄的線寬下實現 50Ω。請選擇層疊配置，比較不同結構下的典型線寬。
6層板典型層疊
天線整合與鋪地策略
天線的性能不僅取決於天線本身，更與其在 PCB 上的佈局、饋線設計及周圍的接地環境息息相關。常見的方案有 PCB 直接成型的倒 F 天線 (IFA) 和使用現成的陶瓷天線。兩者在效率、方向性、設計複雜度和成本上各有取捨。
天線區淨空 (Keep-out) 原則
無論使用何種天線，其周圍必須保留一塊完整的「淨空區」，禁止佈線和鋪設任何銅皮（包括頂層和所有內層）。這能確保天線的輻射模式不受干擾，維持良好的效率和匹配。饋線本身則通常需要完整的參考地以維持 50Ω。
主電路區
天線淨空區
方案比較：PCB 天線 vs. 陶瓷天線
設計、製造到驗證的閉環流程
一個成功的 RF 設計需要理論計算、模擬、精密製造與實際量測的緊密結合。從概念到量產，整個流程是一個不斷迭代和修正的閉環。以下是典型的設計驗證流程，點擊每個步驟以了解其關鍵任務。