过孔激起的反谐振频率下传输效果的分析与预测

摘要

在当今的“高速”世界里，从电气性能的角度看，封装和互连对于信号不再是畅通和透明的了。随着系统和器件频率的不断攀升，信号完整性的问题也就愈发突出。非理想互连构成影响高速系统性能的关键网络。过孔是PCB和封装中最常见的不连续之一。大量实践证明，与平面相关的绝大多数SI、PI和EMI问题都出现在反谐振频率附近。但是，在非反谐振频率上，却几乎没有产生SI、PI和EMI问题。所以，研究由过孔引起的反谐振频率附近的传输效果就显得十分重要。存在过孔的传输线的反谐振频率与平面的谐振模式关系密切。若传输线上存在两个过孔，则此时产生的反谐振频率只有两种：一种反谐振频率为两个过孔单独存在时均存在的反谐振频率；而另一种反谐振频率为仅有其中一个过孔存在的反谐振频率，而另一个过孔却不存在此反谐振频率。其中，模式阻抗抑制法讨论了后者中的一种特殊情况，通过引入 Z阻抗计算公式，讨论了在后者的反谐振频率下没有出现反谐振的过孔位置正好抑制了另一过孔的传输阻抗的情况。
　　本文针对前者的反谐振频率处提出了预测此情况下，其频率下两过孔传输效果是否优于一个过孔的方法步骤。并结合过孔位置与反谐振频率的关系、以及模式阻抗抑制法，总结归纳出了预测两过孔引起的所有反谐振下的传输效果，两过孔是否优于一过孔的方法步骤。同时，本文也对多种过孔的传输效果进行了分析。仿真结果表明，当考虑平面谐振对传输效果的影响时，电源/地平面间应尽量使用通孔；在多层PCB板的信号线上，当过孔造成信号两次换层时，返回路径仅在离平面边沿最近处改变，为过孔产生的反谐振频率处预测传输效果提供了依据。本文提出的有关预测反谐振频率下的传输效果，两过孔是否优于一过孔的方法，补充了平面模式阻抗抑制法所没有讨论的情况。