車載用プリント配線基板におけるFM帯平行2配線間クロストークのリターングラウンドサイズ依存性

摘要

It is well known that electromagnetic disturbances in vehicle-mounted radios are mainly caused by conducted noise currents flowing through wiring-harnesses from vehicle-mounted printed circuit boards (PCBs) with common ground patterns containing slits. To suppress the noise currents outflow from PCBs of these kind, we previously measured noise currents outflow from simple two-layer PCBs having two parallel signal traces and different ground patterns with/without slits, which revealed that making slits with open ends on the ground patterns in parallel with the traces can reduce the conducted noise currents. In the present study, using FDTD simulation, we investigated reduction characteristics of the FM-band cross-talk noise levels between two parallel signal traces using four simple PCB models, with each PCB model having different ground patterns formed in different numbers but containing the same planar dimension slits parallel to the traces together with two simple PCB models which have different ground patterns divided into two parts parallel to the traces. As a result, we found that the cross-talk noise currents for the above six types of PCBs decrease by 6.9-8.5dB compared to the PCB which has a plain ground with no slit. From this study, we got the finding that the contributing factor for the above mentioned cross-talk reduction relies on the reduction of mutual inductance between the two parallel traces. In addition, in case of this study, it is interesting to note that the noise currents outflow from PCBs can rather be suppressed when the size of the return ground of each signal trace is small.%スリットつき共通グラウンドパターンを持つ車載プリント回路基板（PCB）からワイヤハーネスを経由して流出する伝導雑音電流が車載ラジオの妨害源となることはよく知られている．この種のPCBからの雑音電流の流出を抑制するために，筆者らは先に二つの平行な配線とスリット有無の異なるグラウンドパターンを持った簡易的な2層PCBから流出する雑音電流を測定し，グラウンドに配線と平行で端部がオープン状のスリットが伝導雑音電流を低減させることを明らかにした．本稿では，その時のFDTDシミュレーションを用いて，更に配線に平行で，グラウンドに個数と向きが異なりその総面積が同じであるスリットを設けた4種類の簡易2層PCBと配線に平行で異なる間隔幅でグラウンドを2分割した2種類の簡易2層PCBを用いて，平行2配線間のクロストーク低減特性について調べた．その結果，上記6種類のPCBのクロストーク雑音はグラウンドにスリットのないPCBに比べ6．9-8．5dB低減することが分かり，このクロストーク低減の要因はリターングラウンドを含む平行2配線間の相互インダクタンスの低下によるものであろうという知見を得た．また，本事例の場合には各配線のリターングラウンドのサイズが小さい方がPCBからの流出雑音電流が小さいという設計者の常識に反する興味深い結果も得られた．