多層PCB過孔轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的信號完整性分析.pdf

1、在多層印制電路板(PCB)中，過孔轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)被廣泛地用于不同層之間的信號連接。當(dāng)傳輸高頻信號時，過孔的存在會導(dǎo)致電源/地平面結(jié)構(gòu)信號返回路徑阻抗不連續(xù)，從而引起信號完整性問題，影響信號傳輸質(zhì)量，進而妨礙高速PCB的設(shè)計。
　　本文主要采用常單元邊界元法和腔模諧振法對多層PCB電源/地平面結(jié)構(gòu)進行建模分析與計算。首先，對存在單個和多個信號過孔的電源/地平面結(jié)構(gòu)進行分析計算，計算出電源/地平面返回路徑的輸入阻抗，并提取出過孔的等效集總電

2、路模型，同時結(jié)合PSpice軟件仿真過孔的S參數(shù)，再在信號過孔周圍添加短路過孔的方法來改善過孔對信號傳輸及串?dāng)_的影響。然后，闡述了兩種求解多層PCB過孔轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的級聯(lián)方法，包括過孔等效電路模型的級聯(lián)方法和二端口網(wǎng)絡(luò)[ABCD]矩陣級聯(lián)S參數(shù)方法，仿真分析了多層PCB多個平面之間過孔級聯(lián)的S參數(shù)。最后，采用三維全波電磁場分析軟件HFSS仿真分析了不同差分過孔結(jié)構(gòu)參數(shù)對信號傳輸?shù)挠绊?。由三維電磁場有限元軟件ANSYS和HFSS驗證了計算方法

3、的準(zhǔn)確性。
　　研究結(jié)果表明:多層PCB電源/地平面返回路徑的輸入阻抗在反諧振頻率處出現(xiàn)極大值，造成高頻信號經(jīng)過過孔時的傳輸效率很低，并使多過孔之間的耦合程度達到極大值。采用過孔等效電路模型的級聯(lián)方法或者[ABCD]矩陣級聯(lián)S參數(shù)的方法均可求解多層PCB過孔轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的級聯(lián)問題。在多層PCB中使用差分過孔傳輸差分信號時，減小過孔半徑和焊盤半徑，增大反焊盤半徑，并減小差分過孔的中心距，有利于提高高頻信號通過差分過孔時的傳輸性能。