在高頻領域，信號或電磁波必須沿著具有均勻特征阻抗的傳輸路徑傳播。當遇到了阻抗失配或不連續現象時，一部分信號將被反射回發送端，剩余部分電磁波將繼續傳輸到接收端。信號反射和衰減的程度取決于阻抗不連續的程度。當失配阻抗幅度增加時，更大部分的信號會被反射，接收端觀察到的信號衰減或劣化也就更多。

　　阻抗失配現象在交流耦合（又稱隔直）電容的SMT焊盤、板到板連接器以及電纜到板連接器（如SMA）處經常會遇到。

　　在如圖1所示的交流耦合電容SMT焊盤的中，沿著具有100Ω差分阻抗和5mil銅箔寬度的PCB走線傳播的信號，在到達具有更寬銅箔（如0603封裝的30mil寬）的SMT焊盤時將遇到阻抗不連續性。這種現象可以用式（1）和式（2）解釋。銅箔的橫截面積或寬度的增加將增大條狀電容，進而給傳輸通道的特征阻抗帶來電容不連續性，即負的浪涌。

　　為了盡量減小電容的不連續性，需要裁剪掉位于SMT焊盤正下方的參考平面區域，并在內層創建銅填充，分別如圖2和圖3所示。這樣可以增加SMT焊盤與其參考平面或返回路徑之間的距離，從而減小電容的不連續性。同時應插入微型縫合過孔，用于在原始參考平面和內層新參考銅箔之間提供電氣和物理連接，以建立正確的信號返回路徑，避免EMI輻射問題。

　　但是，距離“d ”不應增加得太大，否則將使條狀電感超過條狀電容并引起電感不連續性。式中：

　　條狀電容（單位：pF）；

　　條狀電感（單位：nH）；

　　特征阻抗（單位：Ω）；

　　ε=介電常數；

　　焊盤寬度；

　　焊盤長度；

　　焊盤和下方參考平面之間的距離；

　　焊盤的厚度。

　　相同概念也可以應用于板到板（B2B）和電纜到板（C2B）連接器的SMT焊盤。

　　下面將通過TDR和插損分析完成上述概念的驗證。分析是通過在EMPro軟件中建立SMT 焊盤3D 模型， 然后導入Keysight ADS中進行TDR和插損仿真完成的。

　　分析交流耦合電容的SMT焊盤效應

　　在EMPro中建立一個具有中等損耗基板的SMT的3D模型，其中一對微帶差分走線長2英寸、寬5mil，采用單端模式，與其參考平面距離3.5mil，這對走線從30mil寬SMT焊盤的一端進入，并從另一端引出。

　　圖4和圖5分別顯示了仿真得到的TDR和插損圖。參考平面沒有裁剪的SMT設計造成的阻抗失配是12Ω，插損在20GHz時為-6.5dB。一旦對SMT焊盤下方的參考平面區域進行了裁剪（其中“d ”設為10mil），失配阻抗就可以減小到2Ω，20GHz時的插損減小到-3dB。進一步增加“d ”會導致條狀電感超過電容，從而引起電感不連續性，轉而使插損變差（即-4.5dB）。

　　分析B2B連接器的SMT焊盤效應

　　在EMPro中建立一個B2B連接器的SMT焊盤的3D模型，其中連接器引腳間距是20mil，引腳寬度是6mil，焊盤連接到一對長5英寸、寬5mil，采用單端模式的微帶差分走線，走線距其參考平面3.5mil。SMT焊盤的厚度是40mil，包括連接器引腳和焊錫在內的這個厚度幾乎是微帶PCB走線厚度的40倍。

　　銅厚度的增加將導致電容的不連續性和更高的信號衰減。這種現象可以分別由圖6和圖7所示的TDR和插損仿真圖中看出來。通過裁剪掉SMT焊盤正下方適當間距“d ”（即7mil）的銅區域，可以限度地減小阻抗失配。

　　小結

　　本文的分析證明，裁剪掉SMT焊盤正下方的參考平面區域可以減小阻抗失配，增加傳輸線的帶寬。SMT焊盤與內部參考銅箔之間的距離取決于SMT焊盤的寬度以及包括連接器引腳和焊錫在內的SMT焊盤有效厚度。在PCB投產之前應先進行3D建模和仿真，確保構建的傳輸通道具有良好的信號完整性。