高速PCB輻射控制的建模與數(shù)值分析.pdf

1、隨著高速印制電路板(PCB)的層數(shù)以及頻率越來(lái)越高的趨勢(shì)，其輻射影響控制問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，也是亟待需要解決的問(wèn)題。它不僅影響到多層板自身元器件的功能，還會(huì)對(duì)它周圍的電子系統(tǒng)產(chǎn)生輻射干擾及對(duì)人的健康產(chǎn)生危害從而不滿足電磁兼容測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。本文主要從引起高速PCB輻射的兩個(gè)方面來(lái)研究。其一在多層印制電路板(PCB)電源分布網(wǎng)絡(luò)中，由于其電源/地平面構(gòu)成的諧振腔結(jié)構(gòu)，當(dāng)返回電流經(jīng)過(guò)電源/地平面時(shí)，信號(hào)的頻率接近或者達(dá)到板的固有諧振頻率時(shí)，引起電源/

2、地平面之間的諧振，導(dǎo)致輸入阻抗Zpp達(dá)到最大值。信號(hào)因而在板之間傳輸不過(guò)去，電流的返回路徑受到阻礙，將以電磁波的形式從多層印制電路板(PCB)邊緣輻射出去。還有一種是引入到電源/地平面的噪聲所引起的輻射問(wèn)題。
　　本文針對(duì)電源/地平面的噪聲輻射的控制，采取現(xiàn)在噪聲抑制研究熱點(diǎn)的電磁帶隙(EBG)結(jié)構(gòu)，即分割電源/地平面的方法。利用電磁帶隙結(jié)構(gòu)的高阻抗表面，抑制表面電流的形成的原理，隔離噪聲，從而降低了PCB的輻射。不同于大多數(shù)論文

3、中，在整個(gè)電源/地平面采用EBG結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞了板的電源完整性，分析噪聲抑制效果采用等效電路模型進(jìn)行建模和HFSS計(jì)算S參數(shù)。本文則從局部的角度在信號(hào)過(guò)孔周圍布置分割單元或者EBG結(jié)構(gòu)，用場(chǎng)的分析方法對(duì)分割單元、EBG結(jié)構(gòu)、過(guò)孔和電源/地平面構(gòu)成的諧振腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了建模和用邊界元法對(duì)輸入阻抗和輻射場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行了計(jì)算，并與沒(méi)有采用這種結(jié)構(gòu)的PC板進(jìn)行了對(duì)比。采用場(chǎng)的方法使得結(jié)果精確度更高，邊界元法則只需要對(duì)邊界進(jìn)行離散，無(wú)需求解區(qū)域內(nèi)部電場(chǎng)值，且

4、適用于任何形狀的電源/地平面結(jié)構(gòu)。最終與三維電磁仿真軟件ANSYS全波仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了采用此方法的有效性。
　　針對(duì)電源/地平面之間的電流返回路徑不連續(xù)性，研究通過(guò)過(guò)孔周圍布置SMT（貼片式）去耦電容為流經(jīng)電源/地平面板的電流提供一個(gè)合理的返回路徑，使信號(hào)能順利的在板間傳輸，從而PCB板輻射得到控制。用場(chǎng)路結(jié)合的方法對(duì)過(guò)孔、去耦電容和電源/地平面構(gòu)成的諧振腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模和邊界元法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。分析了怎樣去布置去耦電容，計(jì)