PCB 전송선 구조

1. 단면 구조 네 가지

마이크로스트립 스트립라인 코플래너 접지 코플래너 네 단면

구조	자리	기준면(reference plane)	성질
마이크로스트립(microstrip)	바깥 층	아래 한 면	빠르다 · 방사한다 · 제작이 쉽다
스트립라인(stripline)	안쪽 층	위아래 두 면	느리다 · 방사가 적다 · 결합이 적다
코플래너 도파관(coplanar waveguide, CPW)	바깥 층	양옆 구리	옆 간격으로 임피던스(impedance)를 조절한다
접지 코플래너(CPWG)	바깥 층	양옆 + 아래	CPW 에 아래 기준면을 더한 것 — 고주파에서 널리 쓴다

축	마이크로스트립	스트립라인	CPWG
유효 비유전율	재료값보다 작다	재료값에 가깝다	사이 값
전파 속도	빠르다	느리다	사이
방사	있다	거의 없다	옆 접지가 억제한다
이웃 배선과의 결합	크다	작다	옆 접지가 차단한다
임피던스 조절 변수	선폭 · 유전체 두께	선폭 · 두 면과의 간격	선폭 · 옆 간격
부품 실장	가능하다	불가능하다	가능하다

RF 에서 CPWG 를 즐겨 쓰는 이유는 조절 변수가 하나 더 있기 때문이다. 유전체 두께가 고정되어도 옆 간격으로 임피던스를 맞출 수 있다.

두 변수가 함께 움직인다는 점이 중요하다. 선폭을 좁혀 임피던스를 올리면 도체 손실도 함께 올라간다. 스택업(stackup)에서 유전체 두께를 먼저 정하고 선폭을 맞추는 순서가 나오는 이유다.

차동 모드는 두 선 사이로 장이 서고 공통 모드는 두 선이 함께 기준면을 향한다

두 배선(routing)을 나란히 두고 크기가 같고 극성이 반대인 신호를 보내면 차동 쌍 (differential pair)이 된다. 두 선은 서로 결합하므로 하나의 선처럼 다룰 수 없다.

모드	정의	임피던스
차동 모드	두 선의 전압 차	차동 임피던스 `Z_diff`
공통 모드	두 선의 평균	공통 모드 임피던스 `Z_com`

Z_diff ≈ 2 · Z_odd          두 선 사이에서 본 임피던스
Z_com  ≈ Z_even / 2         두 선을 묶어 접지에 대해 본 임피던스

공통 모드 전류는 케이블을 타고 나가 방사한다. 차동 쌍의 길이 정합이 EMI 문제이기도 한 이유다 — EMC 설계.