pcb上两平行微带线的串扰分析

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1、专题研究PCB上两平行微带线的串扰分析CrosstalkAnalysisbetweenTwoParallelMicro-stripLinesonPCB1北京邮电大学电信工程学院2北京邮电大学电子工程学院1郑常斌1张丹2黎淑兰1刘元安摘要串扰是印制电路板信号完整性设计中的一个重要课题。文中采用基于有限元法（FEM）的电磁仿真软件，从电磁场的角度，研究分析了PCB上两平行微带线在不同的频率、并行长度、相隔距离、参考层高度情况下的串扰问题，根据仿真结果，总结了串扰强度随微带线的并行长度、相隔距离、离参考层的高度而变化

2、的一般性规律，提出了抑制串扰的PCB设计方法。关键词串扰；微带线；参考层；PCB设计AbstractCrosstalkisanimportantissueinPCBdesign.Inthispaperthecrosstalkbetweentwoparallelmicro-striplinesonPCBwasstudiedparticularlyusingtheelectromagneticsimulationsoftwarewhichisbasedonthefiniteelementmethod（FEM）.Re

3、sultswereobtainedonrelationsofcrosstalkresponsetosignalfrequency,distancebetweentwomicro-striplines,lengthoftheparallellinesandheighttoground.Intermofthesimulationresults,somerulesofcrosstalkweredeserved,andsomesolutiontechniquessuppressingcrosstalkwerebroug

4、htforward,whichareverybeneficialtoPCBdesigners.Keywordscrosstalk;micro-stripline;imageplane;PCBdesign1串扰理论串扰的形成过程：当驱动信号（1）通过发射线时，由根据电磁理论，串扰是两条信号线之间的电磁耦于发射线和接收线间的寄生电容，会在接收线上产生分合，是由信号线之间的互容和互感引起的线上噪声。别向两端走向的干扰信号（3）；同时，驱动信号通过发射如图1，两根平行线平行放在一起，其中一根线中线时会在其周围产生一个变

5、化的磁场，这个磁场与接收一端有信号源V及内阻Z，另一端有负载阻抗Z，回线相交，并在接收线中感应出一个与驱动信号相反走向SOGLG路通过地构成闭环；另一导线中仅有阻抗Z和Z，也的干扰电流（2）。干扰电流（2）和（3）就是驱动信号从发ORLR是单线对地结构。两个回路使用公共地。图中，有信号射线耦合到接收线上的串扰信号。源的导线称为发射线或干扰线，被干扰的导线称为接根据引起的原因不同，串扰分为容性串扰和感性串收线或受害线。扰。容性串扰是由相互间的耦合电容而产生的耦合电压（如图1中干扰信号（3））；感性串扰是由相互间的

6、耦合电感而产生的耦合电流（如图1中干扰电流（2））。通常所说的串扰是指容性串扰和感性串扰的总和。根据串扰出现的位置，串扰又分为近端串扰和远端串扰。如图1，近端串扰是驱动信号（1）在接收线近端产生的干扰信号，它是容性串扰（3）和感性串扰（2）的叠加；远端串扰则是驱动信号（1）在接收线远端产生的干扰信号，它是容性串扰（3）与感性串扰（2）的反相叠加（或者说是矢量相减）。两导线间因电磁耦合而产生串扰。串扰的分析是在给定驱动信号的情况下，计算由发射线上的驱动信号感图1两平行线间串扰示意图应到接收线两端的干扰电压。设V（

7、0）为在x=0处的接收R2007.3PROFESSIONALRESEARCH线干扰电压，V（L）为x=L处的接收线干扰电压，其他电表示发射线对接收线的近端串扰和远端串扰。R压和电流定义类似。近端串扰和远端串扰的量度可分别3仿真结果及讨论分析由电压转移系数表示为：和。3.1串扰强度随频率的变化一般信号都可以分解成不同频率不同幅度正弦波2两平行微带线间串扰分析的仿真模型的叠加，因此，研究电路板两微带线间的串扰随单一正弦本文两平行微带线间串扰分析的模型见图2，整个波频率变化的规律具有普遍意义。PCB板的尺寸为20mm

8、×60mm（宽×长），采用PCB常用为更好地反映串扰随频率变化的规律，仿真了线间的环氧层压玻璃纤维材料FR-4为基板，其介电常数为4.7。距D分别为1mm和3mm两种不同情况下的串扰随频率如图2（a）所示，上层为走线层（微带线层），下层为参考的变化，结果如图3所示。层，微带线为理想导体，参考面为理想导电面（模型中忽略了微带线和参考层厚度对串扰的影响）。两平行微带线布于基板上，相关参数设