¿Por qué la emisión radiada de una PCB disminuye a medida que aumenta la frecuencia de la señal?

Question

Estaba leyendo Henry Ott del libro "Compatibilidad Electromagnética de la Ingeniería" y el capítulo 16.3.3 donde se discute cómo el cambio de los planos de referencia es perjudicial para la EMI.

Citando el libro:

Cuando una señal de seguimiento de los cambios de una capa a otra, la corriente de retorno camino es interrumpido debido a que la corriente de retorno debe cambiar también los planos de referencia

el que explica aumenta el área del bucle y emisiones radiadas.

Luego luego me encontré con esta declaración:

En la 247 MHz (diamante marcador en la Fig. 16-9B), la emisión de casi 30 dB mayor para el caso de que la señal de las transiciones desde la parte superior a la parte inferior de la capa, en comparación con el caso en el que la señal se enruta en una sola capa.

Que está en perfecto acuerdo con la declaración anterior, pero:

"Por encima de unos 2 GHz, la interplane capacitancia es suficiente para reducir la impedancia de la ruta de retorno, y por lo tanto, la radiación en ambos casos se trata de la igualdad"

Y de hecho, por la observación de los gráficos, por encima de los 2 GHz de emisiones en las Figuras 16-9 a,B son aproximadamente de la misma.

Así que mi pregunta es:

¿El diseño de frecuencias por encima de 2 GHz tienen menos restricciones, en que usted no tiene que tomar cuestiones tales como el cambio de los planos de referencia en cuenta? Que sería contradictorio a lo que hemos considerado hasta ahora por el aumento de la frecuencia de señales y cómo ellos son más susceptibles a la EMI.

Gracias

Answer 1

No es más fácil diseñar para frecuencias más altas, y la confusión que experimenta es causado por el error de pensar que las dos soluciones de la comparación en el libro iba a ser tan bueno en 2 GHz, cuando en realidad son tan malos.

En otras palabras, tradicional de la señal y de alimentación de las trazas son grandes antenas de todos modos en esas frecuencias, pero por lo general las señales de espectro ya ha desvanecido tan baja que ya no es un problema. Esto se puede entender fácilmente si usted piensa que por ejemplo la envolvente del espectro de un trapecio que es bastante común forma de onda de señal. La amplitud disminuye de 20 db/dec después de que la frecuencia de \$\frac{1}{\pi \cdot T}\$, donde T es la señal en el tiempo y de 40 db/dec después de que la frecuencia de \$\frac{1} {\pi \cdot t_r}\$, donde \$t_r\$ es el tiempo de subida de la señal. Por lo tanto, por ejemplo, el espectro de una señal con un tiempo de subida de 10 ns tiene una segunda rodilla a 32 MHz whichs es casi dos décadas bajo el rango de frecuencia de interés. Por lo tanto, la amplitud de la señal se ha desvanecido para sobre 1/10000 porque de esta rodilla solo en la frecuencia de 2 GHz.

Si estamos estudiando discontinuties en estructuras diseñadas para señales que tienen un considerable contenido espectral de 2 GHz, sería claro que el circuito con discontinuties se comporten peor.

Answer 2

La radiación de un factor es la derivación efectos aumentan con la frecuencia y la serie de bucle inductivo es lo suficientemente grande para la apertura de 247 MHz sufficently grandes > 10% de la longitud de onda a la pérdida de señal suficiente para hacer 30dB diferencia incluyendo su señal y camino de retorno a la inductancia y bucle de apertura.

Los bucles y las ranuras de 1/4 wavlength son eficientes radiadores. Feedthrus contribuir un poco de la inductancia depende de la longitud a diámetro de la relación, que en su conjunto con el circuito de la señal puede causar sourcesignal ser reflejado y radiada más en el ciclo completo de la impedancia de la fuente no coincide.

Aunque Friis ruta de Pérdidas aumentan con la frecuencia, ellos también tienen pérdida de más fácil thru bucle, ranuras de e involuntaria de los radiadores ( aristas) más fácil con pequeñas longitudes de onda. En este caso el dieléctrico capacitancia de derivación de la placa de circuito sirve para atenuar más con el aumento de la frecuencia debido a la L/C coeficiente que afecta a la impedancia. (Z^2)

En la figura B de la dominante no deseados radiadores son visibles en 1f,2f, 3f y 5f aunque el 1f está más cerca de 270 Mhz que (el informe de los autores de ) 247Mhz con 290MHz (2.9 GHz/10) por división y 2f ~ 540Mhz (justo debajo de la 2ª división de 580 MHz. Pero eso es sólo mi interpretación de interpretting la pantalla.

Bravo (+1) para la lectura de la Ott Libro. Es un debe leer para todos en ciernes EE, que he leído en 1980 y debería ser enseñado en la escuela.