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如何減小模態轉換的影響呢?

冬至子 ? 來源:大明SIPI ? 作者:佳如明 ? 2023-06-16 11:19 ? 次閱讀

“當傳輸通道不連續時,就一定會發生傳輸模態的變化。”而且以signal via為例進行了講解。更深一步,我們總結了反射的本質:“傳輸通道結構發生變化時,在兩種結構的交界處電磁場的模態(也就是場型、分布)會發生變化,進而產生模態轉換。”

通常每種結構中只有一種TEM模態傳輸的是有用信號,經過兩種結構的分界面后必將產生其它的TEM模態和非TEM模態。這些新產生的模態損耗通常都會增加損耗或者噪聲。那么如何減小模態轉換的影響呢?

01

過孔產生的模態轉換影響

由下圖可以看出,過孔在平面之間激發360°的平面TEM模態,該模態傳輸到平面的邊緣(假設平面邊緣沒有任何端接)又會發生反射產生新的模態。

圖片

這些反射產生的新的模態可能會沿傳播路徑返回到源端(產生平面TEM模態的過孔位置)。由于平面形狀、尺寸不同、平面間腔體結構等等各種因素千差萬別,這些新的模態的傳播方向也存在著很大的不確定性,它們可能傳播到任何可能的地方,可能會影響其它高速信號的傳輸,也可能會產生很大的平面諧振產生EMI問題,過孔也可能會耦合上其它信號或者電源的噪聲等等。

那么如何抑制過孔產生的這些問題呢?Stitching via可以很好的解決這個問題。

02

Stitching via的作用

如下圖所示,Stitching via 起到的作用就是將plane1和plane2短接。沒有stitching via時,plane1和plane2是開路的,Signal via激發的平面TEM模態會一直360度向四周擴散,當TEM模態遇到stitching via后,會在stitching via處產生與平面TEM模態幅值大體相等的負反射,阻斷了signal via激發的平面TEM波的傳播。

圖片

我們也可以由返回電流的角度來理解,如上圖所示stitching via為signal via的返回電流提供了一條確定的返回路徑,如果stitching via位置合適可以抑制平面TEM波的傳輸。

我們在高速serdes的設計中經常需要通過仿真對信號換層過孔和fanout過孔進行優化,才能滿足阻抗和回損的要求。其中很重要的一個優化措施就是在signal via附近添加stitching via。

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