多層PCB信號(hào)完整性建模與邊界元數(shù)值分析.pdf

1、在高速化、小型化、高密度的趨勢(shì)下，高速印制電路板（PCB）的層數(shù)以及過孔的數(shù)目呈增加的趨勢(shì)。高頻情況下過孔的寄生效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比低頻復(fù)雜，寄生效應(yīng)已經(jīng)成為了影響高速PCB上信號(hào)傳輸質(zhì)量的重要因素。同時(shí)，高速信號(hào)經(jīng)過PCB上的互連線時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些諸如延遲、反射、衰減、串?dāng)_、色散等信號(hào)完整性問題。預(yù)測(cè)過孔對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懖⑦M(jìn)行建模仿真已成為高速PCB設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的組成部分，此外，這些直接關(guān)系到高速數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成敗。
　　本文采用邊界

2、元法對(duì)電源/地平面構(gòu)成的諧振腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模分析與計(jì)算。根據(jù)對(duì)電源/地平面內(nèi)場(chǎng)分布的分析，將復(fù)雜的三維問題轉(zhuǎn)化為二維問題。研究了電源/地平面上含有單個(gè)過孔、多個(gè)過孔以及在過孔周圍有短路過孔時(shí)電源/地平面返回路徑輸入阻抗的數(shù)值計(jì)算方法。首先根據(jù)多層PCB板中的過孔和互連線的結(jié)構(gòu)建立等效電路模型，運(yùn)用傳輸線理論和PSPICE軟件預(yù)測(cè)不同微帶線之間在近端的串?dāng)_。其次是采用邊界元法計(jì)算出等效電路上返回路徑的阻抗并在PSPICE（或ADS）軟件環(huán)境

3、下進(jìn)行仿真，計(jì)算出高速信號(hào)經(jīng)過過孔時(shí)的反射系數(shù)和傳輸系數(shù)，同時(shí)分析過孔的參數(shù)及短路過孔的數(shù)量和離過孔的距離對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?，最終通過HFSS驗(yàn)證邊界元算法及等效電路模型的正確性。
　　將等效電路模型計(jì)算出的反射系數(shù)和傳輸系數(shù)值與三維電磁仿真軟件HFSS進(jìn)行對(duì)比，證實(shí)了本文采用的方法是正確有效的。由于PCB板中的過孔是精細(xì)結(jié)構(gòu)，若采用區(qū)域離散的算法計(jì)算會(huì)出現(xiàn)大量的網(wǎng)格。邊界元法只需要對(duì)PCB和過孔的邊界進(jìn)行離散，無(wú)需求解區(qū)域內(nèi)部法向