平面腔体谐振计算与仿真

PCB的电源网络是由电介质材料隔开的两个平行金属板所组成,可以通过以下的3种方法对其谐振模式进行分析:

  1. 基于腔体模型的计算;

  2. 基于SPICE等效电路;

  3. 基于全波数值电磁算法的3D模型。

设计得当的前提下,上述3种方法可以得到相同的结果,但在实际应用中,SPICE模型由于其过于复杂的集总元件模型,已经很少被使用,更多地是基于腔体模型的计算以及3D模型的仿真。

如图所示,腔体模型基于以下的假设:

  1. 两个金属平面距离非常近,以至于电场仅有z分量,磁场仅有xy分量;

  2. 对于所关注的谐振频率,均是在z轴上所触发;

表面电流在边界处没有垂直于边界的分量,即边界上的磁场的切向分量可以忽略,因此,两个平面之间的区域可认为是由边界上的磁场壁和上下平面形成的电场壁所限定的腔体,对于加速计算而言,这无疑是非常关键的因素。

基于以上的假设,腔体中传播模的谐振频率计算公式表示如下:

平衡计算准确度和计算效率,建议m,n<=20,在如图所示的参数配置下,取值5以内所有m,n组合的计算结果,对于PCB的应用而言,已经足够使用了。

利用CST MWS工作室,建立了腔体的3D模型,并在模型中随意选取了三个离散端口进行Z阻抗矩阵的运算;

在Z矩阵参数的仿真结果中,随机观察了几个谐振点,与公式计算所得到的结果可以很好的匹配上,误差基本在+-50MHz之间。

以Port 1端口举例来说,通过旁边放置一个100nF的电容,可以对Z11的谐振点进行有效地抑制,也可以将电容的分布参数一起带入仿真,通过这种简单快速的方式,为平面去耦电容的选取提供基本的参考。

通过加入电容,可以观察到,对于谐振的抑制作用是非常明显的,因此,这个腔体计算和仿真的主要意义在于,PDN的设计中,为耦合电容的位置、容值以及数量的选择提供最基础的理论指导。

参考文献:

Signal Integrity and Radiated Emission of High-Speed Digital System, Spartaco Caniggia.

相关推荐
开心的AI频道40 分钟前
AI 完形填空写作法:4 条提示词
经验分享
智者知已应修善业1 小时前
【用D触发器组成000-001-010-011-100】2025-6-7
驱动开发·经验分享·笔记·硬件架构·硬件工程
米饭不加菜2 小时前
电平转换电路
经验分享·嵌入式硬件·硬件工程
IT小白杨12 小时前
从环境制备到自动化工作流:多账号运营的工程化架构拆解
java·经验分享·自动化·安全架构·指纹浏览器
浦信仿真大讲堂12 小时前
从重复操作到自动化闭环:如何让 CST 与 Python 真正协同起来
python·自动化·cst·仿真软件·达索软件
上海心泾国际物流有限公司18 小时前
2024-2026年进出口报关政策五大变化
大数据·经验分享·交通物流
思陌Ai算法定制21 小时前
【今日医疗AI速递】Pathology-CoT:从专家阅片行为中学习“视觉思维链“,病理AI智能体自主诊断性能超越GPT-o3
经验分享
黑科技iOS上架1 天前
26B模型Mac 8g内存能跑么?
经验分享·ai编程
前端之虎陈随易1 天前
bm2,MoonBit实现的pm2替代品
经验分享
思陌Ai算法定制1 天前
SpAgents:多智能体协同诊断系统破解中轴型脊柱关节炎6.7年诊断延迟,敏感性达94%比肩资深风湿科专家
经验分享