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一.PCB板上面谐振的定义
1.1:从微波和射频的角度来看,谐振的表现为某一区域电磁场能量突然升高的现象,内在因素是因为电磁场通过物理形状边缘引起信号反射与原来信号的叠加
1.2:信号完整性角度来看,就是板子上面由于平面分割引起阻抗突变,进一步引起的一些信号噪声,比如地弹(不过地弹也不一定都是谐振引起的)
如果但从信号完整性的角度来看的话,那比较好理解,可惜仿真软件是基于电磁场的算法构建的,因此我们还是需要回到电磁场的角度去理解谐振
二.谐振的模式
谐振信号本质上也是电磁波的一种表现形式,电磁波的存在形式是maxwell方程组在给定边界条件的解.一般来说分为一下三种模式,有的书里面也叫模态
2.1:TE模式&TM模式
TE模和TM模式
TE模式的电磁波的传输方向在电场方向,与磁场垂直,TM模式的传播方向与电场垂直
2.2:TEM模式
TEM波的传播方向垂直与电场和磁场,电场分量和磁场分量在传播方向上面没有分量
TEM波
一般我们带状线都是这种TEM波,微带线是准TEM波,那是因为经过空气后会有一部分折射到传播方向,不过分量很少,所以也可以看成准TEM
那么我们也会看到TM10 TE01 这些模式后面加数字的表达方式,这是贝塞尔曲线的下标,
TE或TM Mode在波导中按横截面内电磁场的幅度变化写成TE mn或TM mn，其中m、n表示场强沿某座标维度的起伏次数。(0表示不振，1表示1/2波长，2表示1波长)
三.SIwave软件的建模
SIwave最新版本已经不支持cadence的导入了,要导入只能通过hfss 3D layout输出ANF文件导入到siwave,也可以通过自己建模型的方式,这里我们使用建模型方式,建模过程大家可以看在我的视频专栏里面这里不做详细列举
四.结果分析
4.1:谐振模式的查看
在siwave里面设置最小频率和最大频率,以及求模数目,就可以计算整个PCB谐振状况
谐振设置
注意:minmun frequency是系统自己推荐的,推荐的已经是板子几何对角线长度比上介电常数开根号
谐振频率所对应的模式
这里的频率是复数形式展示,原因是介电常数其实也是复数,他的虚部是介质损耗正切,对应的物理现象是因为电子和离子极化所需要的时间不同,那么虚部就是因为时间不同导致相位损耗,实部对应的是电位移损耗,复数的介电常数对应复数的阻抗,那么也就有了复数的频率
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TE01模
图上面所展示的是TE01模,这种模式在电场方向,谐振一次,我们可以通过下图按钮查看相应的模式
模式查看按钮
4.2谐振频率与板子外形尺寸的关系
谐振频率是驻波波长的一半,因此我们把尺寸缩小一半的话,谐振频率会提高一倍
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45mm的板子TE01模式
这里的谐振频率为1.6G,上边的谐振频率为0.8G
4.3:如何消除谐振
改善谐振的常用方法用方法是添加电容
在谐振比较大的地方放置电容
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添加电容后的的情况
可以很明显看出,添加电容后,在0-360°之间,谐振都会避开添加电容的区域
以上为此次分享内容,操作步骤没有展示,但是大家可以在视频搜索到视频,并且能够获取到工程链接,用以大家练习
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