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求解释:电源和地层间的谐振究竟是怎么回事?

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最近在弄这方面的事,
看老外的资料,不是很容易吸收啊,呵呵!
现有疑问如下:
1、实际pcb上的电/地间谐振,到底是怎么回事?
希望回复的朋友,不要只是让我去看以前发的帖子的连接什么的,说说自己的心得!
2、举一个例子:四层PCB板,信号由第一层跨过电地层后,从第四层出来,
怎么将信号回流路径在过孔处受阻,再遇上谐振,导致PCB的边缘辐射,这三者联系起来呢?

说说我自己的理解
1.平面间的谐振是由于面积和层间介质决定的,相对电源和地层的结构形成了一个等效电容(当然容值较小 貌似是100P?)当有信号不得以动过这个等效电容来回流的话就容易产生谐振,能量就通过板层空间尤其是边缘泄露出来
2.lz应该看看参考平面的内容,当信号转换参考平面而又不注意控制回流路径的话,返回电流会在过孔处看到一个很大的阻抗(由于不连续或没有去耦路径等原因造成),于是返回电流决定在自己找一个低阻抗的路径回流,如果附进有旁路电容之类的就借路过去了,相对而言找不到路就会从2个参考平面间的等效电容那里返回,导致辐射。
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大致是这样吧记得以前学电路对谐振的一个描述好像是容抗阻抗相互抵消,其实也就是说对于RF而言谐振就是找到了低阻抗的unintentional路径。这个英文实在找不到好的中文来描述.....我文盲

"2、举一个例子:四层PCB板,信号由第一层跨过电地层后,从第四层出来,
怎么将信号回流路径在过孔处受阻,再遇上谐振,导致PCB的边缘辐射,这三者联系起来呢?"
==> 2,3 層參考層依幾何平面大小不同所形成的腔体,會在某些頻率形成共振,當信號流經過孔時其相對的回電流因為垂直側邊導体不連續,若去耦迴路做的不理想,高頻電流會有跳躍輻射現象,在這個點形成一個高頻雜訊源,這個寬頻雜訊源若剛好有與2,3層腔体共振頻率相同的元素,就會形成一個諧振波源,沿著腔体往板邊行進,直到板邊後再往空間輻射,這是形成 EMI 的問題因素之ㄧ。

回楼上两位:
1、谐振是因为腔体的存在,比如电源和地层这两层之间,就是自然存在的一个腔体,而腔体本身是有自己的谐振频率的,比如一介或者二介模式都存在,等等
2、信号电流发出的过程是没有问题的,跨层时就通过via过去就行了,关键在于对应的返回电流如何走,当它走到过孔处时,会看到(或说感受到)一个不连续的阻抗(此处说是碰到了高阻抗,对不?),返回电流自己会找个低阻抗路径,可能是附近的过孔或是电容,等等
这样理解对吗?

TO honejing:
1、“若去耦迴路做的不理想,高頻電流會有跳躍輻射現象,在這個點形成一個高頻雜訊源”,
不太理解,比如说返回电流流到via处,碰到高阻抗,会反射吧,那是怎么形成高频噪声源的呢?
2、這個寬頻雜訊源若剛好有與2,3層腔体共振頻率相同的元素,就會形成一個諧振波源,沿著腔体往板邊行進,直到板邊後再往空間輻射
是不是这样理解:(我是假设第一个问题中的噪声源,已经理解它是如何存在了。呵呵,需要honejing进一步解释),噪声源的频率若和腔体的谐振频率重合在一起,就会使源的能量加强,辐射能力变大,是不是?但是我还是没有个很好的形象,当此噪声源传到板边后,又会怎么对外辐射的呢?是从阻抗不匹配还是什么方面来解释呢?

对于4楼
特征阻抗和阻抗是不一致的
你对返回电流的理解很ok了
信号传输过程中会考虑由于特征阻抗不匹配产生的SI问题,在信号返回时更注意的是阻抗而不是特征阻抗。这恰巧回答了你5楼1问,回流碰到高阻抗不是反射,而是找低阻泄放路径,这个路径是它自己找的却不是工程师控制或设计的,有时可能还很诡异,于是造成噪声源,至于为啥是高频,因为低频传导,高频辐射....

回 4 樓:
1. 理解正確。
回 5 樓:
1. 不太理解,比如说返回电流流到via处,碰到高阻抗,会反射吧,那是怎么形成高频噪声源的呢?
==> 因為數字信號含有各種高頻諧波成分,若其含有的某成分正好與平面板諧振頻率一致,就會被強調出來,而成一個雜訊。
2.但是我还是没有个很好的形象,当此噪声源传到板边后,又会怎么对外辐射的呢?是从阻抗不匹配还是什么方面来解释呢?
==> 把板邊長看成偶極子天線,可能就有點形象了吧!

非常感谢两位的回答,再看些资料巩固下,我应该能更进一步理解了,呵呵!
明白了原因之后,就是想办法减小边缘辐射了,我手头有几篇老外的资料,等研究研究
碰到问题再和两位讨论!

可以用光波导的模式分析谐振腔就ok了,平面上容易产生谐振的点只于板子的形状有关系
如果该点存在电容就可以避免
来个恰当的比喻,如果一个地方有电源平面,但是没有用电管脚,让电流无法泄放,就产生谐振

不想让这个贴子沉,所以我继续顶贴!

1、可以适当的减小电源层与地层之间的介质厚度,地层最好要比电源层大20H(H为电源层与地层介质的厚度)
2、可以在信号过孔处,打一下地过孔。这样有利于信号的参考平面,从TOP层的参考平面转移到BOTTOM层的参考平面。
以上是个人的理解,不一定正确。有待高人评点。谢谢!

第二点不同意,若信号返回路径跨平面从VCC回流到GND上,你打个地孔也没有用处,可以放耦合电容作为通路,或者调整电源层和地层之间介质厚度,减少返回路径的阻抗。

楼主 放资料啊。深深地不明白

资料发出来一起吸收一下,感谢

看上面精彩的贴子,可以认为空间辐射大部份都是在板边进行向外辐射的?板周边贴低阻抗的导电布,是为了给信号提供一个低阻抗的回流吗?

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