在PCB板邊走高頻高速信號(hào)線的技巧

記得在上高中的時(shí)候就知道安培的右手定則中導(dǎo)線電流沿著拇指的方向傳播，則導(dǎo)線上會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向與右手手指握拳的方向一致，而導(dǎo)體中的帶電電荷會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)為一對(duì)好基友，統(tǒng)稱為電磁場(chǎng)。

按照麥克斯韋電磁場(chǎng)理論,變化的電場(chǎng)在其周圍空間要產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),而變化的磁場(chǎng)又要產(chǎn)生變化的電場(chǎng)。這樣,變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)之間相互依賴,相互激發(fā),交替產(chǎn)生, 并以一定速度由近及遠(yuǎn)地在空間傳播出去，這就是電磁輻射。這便產(chǎn)生了兩個(gè)截然相反的影響：好的方面，所有的RF通信、無線互聯(lián)、感應(yīng)應(yīng)用都受益于電磁輻射的好處;而有害的方面則是，電磁輻射導(dǎo)致了串?dāng)_和電磁兼容性等方面的問題。

當(dāng)電磁波頻率較低時(shí),主要籍由有形的導(dǎo)電體才能傳遞;當(dāng)頻率逐漸提高時(shí),電磁波就會(huì)外溢到導(dǎo)體之外,不需要介質(zhì)也能向外傳遞能量,這就是一種輻射。在低頻的電振蕩中, 磁電之間的相互變化比較緩慢,其能量幾乎全部反回原電路而沒有能量輻射出去。然而,在高頻率的電振蕩中,磁電互變甚快,能量不可能反回原振蕩電路,于是電能、磁能隨著電場(chǎng)與磁場(chǎng)的周期變化以電磁波的形式向空間傳播出去。

根據(jù)以上的理論,每一段流過高頻電流的導(dǎo)線都會(huì)有電磁輻射，輻射強(qiáng)度與頻率成正比。PCB上有的導(dǎo)線用作信號(hào)傳輸，如DDR 時(shí)鐘信號(hào)，LVDS差分信號(hào)傳輸線等,就不希望有太多的電磁輻射損耗能量并且對(duì)系統(tǒng)中的其他電路造成干擾;而有的導(dǎo)線用作天線,如PCB天線，就希望能盡可能地將能量轉(zhuǎn)化為電磁波發(fā)射出去。

對(duì)于PCB上的高速信號(hào)傳輸線而言(如：DDR時(shí)鐘信號(hào)，HDMI LVDS 高速差分傳輸線),我們總是希望盡量降低其信號(hào)傳輸時(shí)產(chǎn)生的輻射，降低信號(hào)傳輸線產(chǎn)生的電磁輻射的方法有磚家總結(jié)出了一些設(shè)計(jì)原則，如要降低信號(hào)傳輸線的EMI，則盡量使得該信號(hào)傳輸線與其構(gòu)成信號(hào)回流路徑的參考平面的間距盡量靠近，如果傳輸線的寬度W與參考平面的間距H的比值小于1：3，則能夠顯著降低該微帶傳輸線的對(duì)外輻射強(qiáng)度。

對(duì)于微帶傳輸線而言，采用寬而完整的參考平面也可以降低電場(chǎng)的對(duì)外輻射強(qiáng)度，微帶傳輸線對(duì)應(yīng)的參考平面至少要為傳輸線的3倍寬度以上，參考平面越寬越好。

而如果參考平面相對(duì)于微單傳輸線而言寬度不夠大，則電場(chǎng)與參考平面的耦合就小，電場(chǎng)對(duì)外的輻射顯著增加。

所以說，如果要降低高度信號(hào)傳輸微帶線的電磁輻射，則需要是的微帶傳輸線對(duì)應(yīng)的參考平面盡量大，而如果該高速微帶傳輸線靠近PCB板邊來平行走線的話，相對(duì)而言，參考平面對(duì)于該高速信號(hào)線的耦合就變少了，自然就好造成電場(chǎng)對(duì)外輻射量顯著增大。

同理，高速的IC，晶振等等也盡量遠(yuǎn)離板邊放置，高速IC也需要完整而寬大的參考平面進(jìn)行電磁耦合，以降低EMI。

而對(duì)于板載天線而言，我們則希望盡量多多的向空間中輻射電磁波，所以板載天線的設(shè)計(jì)與高速傳輸線的設(shè)計(jì)原則相反，板載天線需要放置在板邊，而且天線區(qū)域所處的位置要禁止有銅箔平面，對(duì)，所有的層需要設(shè)置銅箔禁止區(qū)。而且天線要與PCB的地平面拉開距離。