在 PCB 布线领域，拐弯方式的选择一直是工程师们关注的重点。常见的拐弯方式有直角、45 度和圆弧三种（如图所示）。依据经验，多数人会认为圆弧走线，其次是双 45 度，是直角。然而，经验判断往往缺乏性，且适用范围有限。要准确研究这一问题，需借助全波电磁场求解器。由于单端走线拐弯不涉及模态转化，因此本文以差分线为例展开分析。
image
差分线拐弯时，内侧和外侧的走线长度存在差异，导致信号延迟不同，这是信号中部分差模成分转化为共模成分的主要原因。同时，拐弯处造成的阻抗不连续性也不可忽视，而 2.5D 的电磁场求解器无法计算这部分效应。
研究模型构建
为了深入研究上述结构，我们在 3D 电磁场求解器 Simbeor 中创建了所需的模型。选择常用的 4 层板，其材料参数如下：阻焊 DK = 3.3，LT = 0.02；PP 板 Dk = 3.3，LT = 0.02；core 内芯 DK = 4.7，LT = 0.02。具体叠层设置如下：
不同拐弯方式结构设置
90 度拐角：微带线线宽 15mil，线距 22mil，两根线的长度差是 209.5mil。
45 度拐角：微带线线宽 15mil，线距 22mil，两根线的长度差 63mil。
圆弧拐角：微带线线宽 15mil，线距 22mil，两根线的长度差 59mil。
仿真结果分析
通过仿真，我们得到了以下四个关键指标的结果：
差模反射 S [D1,D1]
差模插损 S [D1,D2]
近端模态转换 S [D1,C1]
远端模态转换 S [D1,C2]
结论总结
差模回损：令人意外的是，45 度拐角的差模回损效果，并非圆弧拐弯。
差模插损：圆角拐弯的差模插损表现，45 度拐弯次之，90 度拐弯差。在设计时，应尽量避免使用 90 度拐弯。
近端模态转换：圆角拐弯在近端模态转换方面表现出色。出人意料的是，在 10GHz 之前的频段，直角拐弯的表现居然优于 45 度拐弯。
远端模态转换：直角拐弯在远端模态转换方面表现差，比另外两种拐弯方式高出 1.4dB。圆弧和 45 度拐弯的表现相近。但在 20GHz 时，无论采用哪种拐弯方式，远端模态转换都达到了 - 5dB。在 28Gbps/56Gbps 的高速串行总线中，需要对这种拐弯进行补偿。
补偿方式：一种补偿拐角带来的远端模态转换的方法是使用另一个转向相反的拐弯，使走线形成中心对称形式（如图所示），其中 x = 250mil。对另外两种拐角也进行同样的补偿后，结果如下：
差模插损：补偿后的差模插损方面，45 度拐角在所有频段都略微优于圆弧拐弯，90 度拐弯差。
远端模态转换：补偿后的远端模态转换在 20GHz 时达到了 - 16dB，直角拐弯仅比另外两种稍微差一点。但无论如何补偿，都无法将其降至很低的水平。这是因为一旦发生模态转换，共模信号的传播速度比差模信号慢，虽然可以补偿相位，但无法通过简单的走线几何结构补偿传播速度。如果两种模态的信号传播速度相同（如内部 strip line），情况会好很多。
若将 x 值增大到 1000mil，远端模态转换突然达到了 - 8dB，这一数值已经相当大。这表明，如果因走线导致差分线失配，必须尽快进行补偿，x 值越小，补偿效果越好。但有时由于走线方向的原因，可能只有一个拐角，此时可以在内侧绕蛇形线，快速补偿失配情况。
综上所述，在 PCB 拐弯设计中，不能简单地认为圆弧走线就是的方式，而应根据具体的应用场景和性能要求，综合考虑差模回损、差模插损、近端模态转换和远端模态转换等因素，选择合适的拐弯方式。
