对于许多电路设计者，会使用电镀过孔（PTHs）连接电路平面之间的走线或路径。PTHs，也称为过孔，它为从一个导体平面到地平面、从一个信号平面和另一个信号平面、或从高电流或功率平面到信号平面等提供了连接路径。对于PCB电路，PTHs的意义并不简单。一些设计者会认为PTHs是无法避免的麻烦，因为不得不考虑从一个平面到另一个平面连接转换问题。而一些设计者则将PTHs当作设计元件，他们不仅为PCB电路提供了信号路径，也为电路提供电气性能优化，达成PCB电路的最终性能。PTHs有益于电路设计实现中最终性能的关键在于理解PTHs对电气性能的影响，在高频段更是如此。PTHs应该被看作是电路元件，它们和模拟电路传输线的插入损耗、回波损耗等性能密切相关，也会影响高速数字电路的性能，对信号完整性和误比特率造成不良影响。

PCB中的PTHs不仅需要钻孔和电镀等精密机械加工，还需要考虑PTHs对电路性能的影响。正如PCB材料的厚度和介电常数会影响微波电路的性能一样，电路中PTHs的数量和尺寸也会影响高频电路的性能。为了更好理解PTHs对射频/微波电路性能的影响，对两种不同PTHs结构的多层板电路进行了测试：一种是从多层电路中顶层连通到底层的穿透型过孔，另一种是实现多层电路之间部分导体或导体平面与接地平面连接的掩埋型过孔（埋孔）。

PTH对电气性能的影响取决于它的物理特性，包括过孔长度、直径、电镀导体金属的数量和种类（例如金或者银）以及PTH打孔的基板材料厚度和介电常数。例如，在微带线电路中，用于连接导电层的过孔长度越短，其产生的电容就越小。并且，过孔的直接越大，其产生的电容就越大（阻抗就越低）。所有这些多种因素综合在一起形成了PTHs对电路性能的最终影响，当然，这些影响和模拟电路的频率/波长以及数字电路的数据速率有关。为了实现高频传输线的低损耗，过孔特性应该和传输线特性良好匹配，这样就不会产生阻抗的不连续性（反射或损耗）。当然，一些电路设计者在电路设计中会选择将PTH的跨导特性与电路的寄生电容、电阻和电感等综合考虑，例如无源滤波器响应的微调。提前了解PTH的特性将使高频模拟电路和高速数字电路中的PTH实现变得简单。

微波频段过孔通常可通过具有输入输出端口的二端口网络建模，输出相对于输入信号的变化作为过孔的电气性能影响。例如，过孔的信号损耗通常会随着频率的上升而增加。大量的数学模型已被研究并应用于预测PTHs对微波电路电气性能的影响，包括使用闭环方程式计算微带传输线电路中的过孔阻抗。当前各种有限元电磁仿真软件内包含过孔模型且能仿真不同过孔直径和电路板厚度对性能的影响。不幸的是，软件工具成本昂贵，PTHs电路特征的建模和软件使用也非常复杂。基于商用PCB材料加工过孔并进行性能测量的方法仍然不可替代。

为了描述不同过孔的特征，基于商用覆铜层压板和半固化片材料设计加工了四层的带状线测试PCB电路，覆铜层压板和半固化片材料分别为罗杰斯公司(www.rogerscorp.com)的7.3mil厚RO4350B™LoPro®覆铜层压板和多层RO4450F™半固化片材料。简单的结构设计便于更好理解过孔结构变化对微波电路电气性能的影响。测试电路包括信号馈入到标准穿透型过孔、背打穿透过孔以及三个与穿透过孔信号路径相连的埋孔。该测试电路还包括2inch长度无过孔的带状线传输线，可以便于评估不同种类过孔的性能，也便于与标准穿透电路过孔比较以研究背打穿透过孔的性能。

在具有时、频域分析能力的商用矢量网络分析仪协助分析下，不仅可以测量40GHz范围内测试电路的散射（S）参数，也能测试不同过孔处的阻抗变化，以及埋孔的阻抗变化。本文实验的测试电路有多个不同的结构，但所有测试电路均使用2.4mm的同轴过孔型连接器作为信号的输入输出接口。连接器通过压力连接而不需要焊锡，其自身的电气特性也会对测试电路产生一定影响（变化）。虽然连接器并不与电路形成良好匹配，但使用相同方式连接也可以保证测试的相对一致性。测试电路间除了过孔的直径、长度等不同外，其他条件均相同，从而以便研究过孔特征的改变对高频性能产生的影响。

无需对测试数据进行深入分析，直接的测试结果已表明，相比于传统电路穿透过孔，背打穿透过孔具有更小的阻抗波动，能实现更好的阻抗匹配、回波损耗和信号完整度。损耗测试也表明，背打穿透过孔高频性能更加稳定，在可用宽频范围内具有更平滑、稳定的插入损耗。

由于连续的一个阻抗节点紧跟另一个节点将会掩盖后面第二、第三个节点的阻抗真实值，因此，对三个埋孔的测试中使用了门控同步信号。测试结果揭示了哪些不同的改变会对埋孔阻抗值的产生影响，如何通过改变过孔或周围焊盘可调整两种过孔电气性能以提高整体电路性能。PTHs电路设计中也要十分关注细节因为甚至电镀铜厚度也会影响过孔阻抗。一旦了解了过孔物理特性和电气性能的关系，电路中过孔就能像其他任何电路元件一样设计并帮助改善电气性能。

（注意事项：文中关于测试电路结构、不同过孔结构的设计参数以及完整测试数据的详细信息，作者将于2016年3月13-17号在内华达州拉斯维加斯会议中心召开的IPC APEX EXPO 2016会议上具体介绍。可通过www.ipcapexexpo.org 获取更多信息。）

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