求高人解释：电源和地层间的谐振究竟是怎么回事？

anjingcoward

最近在弄这方面的事，
6 F& Y: O. ~. f5 K6 P& \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，
4 L( `+ a& O4 O    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？

keysheha

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。
: e2 F/ T$ z5 k' s----
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

honejing

＂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？＂
8 q3 L* M8 Y) I7 H# W  @7 m
==> 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。

anjingcoward

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

: T+ G7 A3 x( e& N这样理解对吗？

anjingcoward

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？
6 k$ l- Z$ @) J7 W7 x2、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？

keysheha

对于4楼
3 C! [* n' p, B特征阻抗和阻抗是不一致的
& T$ Q" v0 h4 S# H  q0 g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....

honejing

回 4 樓：
1. 理解正確。
) @# K9 c1 Y$ h: c* k
& N3 v& b6 [6 H. Q: ], O7 m3 G  h回 5 樓：
8 X0 Q" C- l/ H, {; j1. 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。
5 u" q, \0 V& h: A
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？
, j8 J& J1 N0 l  b6 E2 T+ b& m1 c==> 把板邊長看成偶極子天線，可能就有點形象了吧!

anjingcoward

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！

mingzhesong

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
( a/ n( E3 K7 o如果该点存在电容就可以避免
) V+ G5 S/ r9 v, r7 x
+ _: j- }# r5 k' A/ }
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

xiaorong

不想让这个贴子沉，所以我继续顶贴！

ccyych

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。
8 D9 r& I4 R8 y$ |/ ?2 s3 `
以上是个人的理解，不一定正确。有待高人评点。谢谢！

嗜血大能猫

ccyych 发表于 2010-11-2 20:02
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 ...

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。

烂泥桑

anjingcoward 发表于 2009-11-14 09:21
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！
) z3 Z* {! O; O% }$ s# U3 ?( b明白了原因之后，就是想办法减小 ...

楼主 放资料啊。深深地不明白

lemovs

资料发出来一起吸收一下，感谢~

qingtian52014

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？