最近偶然听到前华为射频首席专家何平华老师讲到了这个泪滴问题，在此与大家共享，很多公司的高速规范已经建议去掉泪滴，但是在实际应用中因为客户要求或者个人设计习惯，泪滴等操作经常能在我看到的设计中见到，而渐近线也为大家所熟知。接下来让我们跟着何平华老师重新认识下渐近线（泪滴）对信道的影响。

这是渐近线：如果50欧微带线线宽与元件焊盘宽度差异较大时，采用渐近线，成为当年的一项PCB设计规则，理由是改善信号质量，真是人云亦云。数字板上也有类似的规则，泪滴如下图所示：

那么，渐近线（泪滴）能改善信号质量吗？

答案是：不能！

相反，绝大多数情况下，渐近线（泪滴）会恶化信号质量。

细焊盘仿真验证

有些射频芯片体积小，管脚多，如下图左所示，每个管脚都很细小。按下图右建立HFSS模型：

微带线阻抗50欧，黑色焊盘也设置一个端口，阻抗50欧，扫描渐变长度分别为0、1、2、3mm，仿真回波损耗，分别如下：

显然，细焊盘连接50欧宽线，渐变长度越长，回波损耗指标越差。也就是说，如果不渐变，指标反而较好！

细焊盘布线建议

按照分布电感与分布电容比值看瞬时阻抗：比微带线细的焊盘本身呈感性，中间那段渐变线仍然呈感性，违背了阻抗匹配的第一原则：感性容性成比例互配。感性增多，就要用容性匹配，在频率很高时，应该如右下图所示的冀形：

冀形尺寸由仿真确定，仿真结果对比如下：

宽焊盘仿真验证

同样，射频PCB上也有这种细线配宽焊盘的：

建HFSS模型如上图右所示，仿真结果如下图所示：

显然，宽焊盘连接50欧细线，渐近线越长，回波损耗指标越差。也就是说，如果不渐变，指标反而较好！

相对于50欧微带线和50欧器件来说，宽焊盘呈容性，渐变线比微带线宽，也呈容性，在同一个位置，容性与容性是叠加的，导致阻抗更不匹配。

上面所说“PCB上的宽焊盘呈容性”，并不是意味着这个器件的管脚阻抗呈容性。厂家提供的器件评估板比实际产品板简单，层数少，介质厚度可以做厚些，微带线宽与器件焊盘宽度差别不大，所以信号路径上的瞬时阻抗更容易调到接近50欧器件阻抗，可能不需要挖空地平面，也不需要渐变线。

宽焊盘布线建议

以微带线（线宽W）上存在宽焊盘（约2W*4W）为例。如下图左。

如何减小宽焊盘的分布电容？要挖空地平面以减小平板面积、或者说增大平板间距（原来间距是1-2层，挖空之后变为1-3层间距）。如上图右。

这个做法同时使得宽焊盘位置的回流路径变大了：从第2层回流到第3层，或者是从宽焊盘绕边走。这种挖空第二层地平面的措施，可使回波损耗从-8dB优化至-18dB左右。

观察8GHz这个频点，不挖空地平面的原始模型，回波损耗-10dB。细黑实线所示。

挖空1倍焊盘面积的地平面，回波损耗再改善6dB。虚线所示。

挖空1.2倍焊盘面积的地平面，回波损耗改善4dB。点划线所示。

挖空1.4倍焊盘面积的地平面，回波损耗又改善4dB。粗浅实线所示。

挖空1.6倍焊盘面积的地平面，回波损耗不再改善，而是劣化了。点线所示。

可以看出来，挖空地平面的面积有个最佳值，这个最佳值需要HFSS仿真优化确定。

渐变线究竟有什么用？

宽焊盘用渐变线不好，细焊盘用渐变线也不好，那么，为什么要画渐近线（泪滴）呢？

增大焊盘机械强度：当电路板受到外力冲撞时，导线与焊盘间不易断开；或者焊接时，避免多次焊接的高温使焊盘脱落；或者钻孔偏向导线时，避免出现连接处的裂缝而开路；

蚀刻均匀；易于清洗蚀刻药水，不留清洗死角；PCB布线更美观，充满浪漫格调，科幻小说《三体》中出现了流线型泪滴，老外学中文时估计会标注成Lady，这个发音很准。

对于信号质量来说，那么什么样的焊盘才能用渐变线？

渐变线常用于不同阻抗之间的匹配，如果源端与负载端都是50欧，就不用渐变线。除非有一端不是50欧。

比如说同一块PCB上，50欧微带线要与85欧的微带线匹配，仿真结果如下图所示：

从仿真结果看。渐变线越长，则仿真结果越好。这与前面的宽焊盘、细焊盘的仿真结果完全相反！仔细观察，渐变线长6mm时，13GHz回波损耗指标最佳。渐变线长4.5mm时，18GHz回波损耗指标最佳。渐变线是阶梯阻抗线的一种变体。下图显示三个同轴连接器与介质波导之间的互连渐变线，当做双方的激励结构转换、阻抗匹配：

总结:

微波射频PCB中的渐近线。对应低频或数字PCB中的泪滴。

1）绝大部分情况下，渐变线（泪滴）会恶化信号质量；如果频率（速率）不高，渐变或不渐变差别不大。

2）细焊盘连接50欧宽线，渐变长度越长，回波损耗指标越差。也就是说，如果不渐变，指标反而较好！建议不渐变、或者采用适当尺寸的冀形铜箔匹配；

3）宽焊盘连接50欧细线，渐近线越长，回波损耗指标越差。也就是说，如果不渐变，指标反而较好！建议不渐变、或者采用地平面适当尺寸的挖空方式匹配；

4） 渐变线的优点在于：增大焊盘及周边的机械强度、易于清洗铜箔刻蚀残液、美观等等；

5) 渐变线可以看成是多节阶梯阻抗的一种变体，所以常用于不同阻抗之间的匹配；

     至此，其实我们可以发现，何平华老师是用射频阻抗匹配的思路来看待渐变线的影响，其中关于过孔渐变或者泪滴描述较少，是因为过孔的阻抗往往是偏低的，一般过孔隔离对进线的影响与过孔的容性形成互补，过孔优化仿真时也会将隔离处的走线考虑在内，如果此后再追加过孔泪滴必然是画蛇添足，进而改变原有的优化结果。如果出于其他要求，一定要加渐变（泪滴），则最好通过仿真，从而将泪滴的影响考虑在内以后重新规划过孔隔离大小。

      渐变线的使用主要场合是在阶梯阻抗变换时采用，在信道的阻抗开始发生变化时采用，比如一段走线原来控制100欧姆，然后要变为85欧姆则可以采用渐变的形式，而如果是针对50欧姆到50欧姆只是宽度不同，不要采用渐变的形式。而后者如果是粗线配细焊盘，我们会采用冀形或者不处理（或者渐变区域尽可能短）。如果是细线配粗焊盘，则尽可能通过隔层参考等方式将走线算粗一些，最好是可以同焊盘一样粗，或者是将粗焊盘进行挖空，减少焊盘的容性。