看过电磁学的书,硬着头皮看,还是看不透,看到矩阵谐振腔,又跟之前做的平面谐振联系起来。这种联系只是将知识点进行点对点的连接,形成了一点面的概念,实际上感觉还是不全面。
一开始了解平面谐振的概念会和RLC串并联电路谐振混淆,现在一说到谐振频率,就本能地认知为RLC电路,感抗=容抗。
01
任何谐振电磁结构中存储的能量(电&磁)在一段时间内都会在电场和磁场之间周期性振荡,这说明能量在交替变换,在最大值和零值之间。
以版图设计的平面,可以理解为矩形谐振腔为例,能量到达平面边缘,会发生反射。反射回来的能量会和入射能量进行交换,相位相同形成最大值,即波峰,相位相反形成形成零值,即波谷。
有些达到平面边缘的能量没有反射回来,就会形成噪声,产生EMI问题。
02
在实际的版图设计中,有很多电源需要铺设大量的shape来保证电流通过。大面积平面就会形成类似于矩阵平面腔,上下面为PEC,即理想电边界,四周为PMC,即理想磁边界。
长度为4 inch 约等于0.1米,宽度为2.8 inch 约等于0.07米
实际版图设计中,信号打孔转换时,如果它的返回平面也发生了改变,返回电流在返回平面之间的切换,会耦合到腔内,形成谐振耦合。
模式2的情况下,谐振频率为1.5GHz。
说到模式,想到的是TE波和TM波。
TE波:在传播方向上有磁场分量但无电场分量,称为横电波。
TM波:在传播方向上有电场分量而无磁场分量,称为横磁波。
对于给定的谐振腔尺寸(a,b和d)还有电介质参数(介电常数,磁导率),每个模式都可以只在单一频率下存在振荡。本例中,d为介质厚度,相对于其他因素,厚度的变化对其相位的变化,或者能量的影响,可以简化之。
模式(m,n)为(1,0),谐振频率约为2.1GHz。
版图设计中,信号从顶层切换到底层而穿过谐振腔时,返回电流会激发谐振。
尽量不要在不同返回平面之间切换信号,同时在靠近每个信号过孔处利用返回过孔,以抑制谐振。
信号损耗和平面谐振点大体吻合
如何改变&优化谐振,有两个方向:
①改变电源或者地平面的尺寸(大小&面积等);
②选用高介电常数的材料,可降低谐振频率。
实际版图设计中,电源部分会添加不同容值的去耦电容,这也能降低谐振效应。只不过本例没有做这样的仿真实验。