屏蔽的微波PCB的共振預測

文章來源：百能網(wǎng)作者：龔愛清查看手機網(wǎng)址

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人氣：5716發(fā)布日期：2016-08-01 10:55【大中小】

屏蔽殼常用于保護微波印刷電路板。屏蔽殼在保護PCB免受環(huán)境影響的同時，也會改變電路的電氣性能。如果了解屏蔽殼的影響以及如何預測這些影響，就能提高大多數(shù)現(xiàn)代計算機輔助工程（CAE）仿真工具的精度。本系列文章分兩部分，通過對頻率、位置、以及屏蔽殼感應共振模式的本質特征的精確預測，可以將屏蔽殼的影響降至最低，其技巧在第一部分作了概括。

　　避免不想要的共振模式的關鍵之一包括了解最大電場（E）和磁場（H）的知識，以及兩者相應的共振頻率。對PCB電路仔細進行布局和布線可大大減少共振模式的影響。為論證這一方法，在屏蔽體附近放置了兩個濾波器，將第一個濾波器（A濾波器）置于屏蔽體中心位置，結果產生具有E場熱區(qū)及在4.1、7.2和8.3 GHz頻率處有預期場激勵的TM110、TM210和TM310模式。

　　相反，第二個濾波器（B濾波器）向屏蔽腔底部放置。在這一區(qū)域，場強非常小，共振影響預期比第一個濾波器產生的影響小。用Ansoft HFSS 電磁（EM）軟件仿真也預測到對于B濾波器那樣的放置共振影響要小許多（見圖1）。

　　另一個例子給出了一個電路與另一個電路不希望的耦合產生的影響（圖2）。連接到端口1到端口2的電路包括一根接地的微帶短截線，接到端口3到端口4的電路是一個階躍阻抗微帶低通濾波器。對表中描述的全部5種模式，兩個電路都在高H場附近。因此，我們應能預料到在4.2、 5.9、7.2、8.0和8.3 GHz頻率下有共振效應。出現(xiàn)在端口3的端口1的能量曲線圖如圖3示。注意：在預測的共振頻率處，有5個傳輸相當高的峰值。

　　如果將相同的電路移入屏蔽殼內（見圖4），將單接地的短截線置于TM110模式的H場零點，預期這一模式激勵應該會降低（見圖4）。

　　其余峰值仍然明顯，因為TM110模式下H場零點位置實際上是另一種模式下屏蔽體內部的高或者甚至最大的H場*點。

　　以上簡單仿真用于證明屏蔽體內部RF電路的布局和布線會影響共振模式下的激勵程度。此外，從上面E場和 H場曲線圖可以看出，如果激勵高階模式，則整個屏蔽體變熱非?？?，所以，選擇電路布放來減小共振模式激勵可能還有相當大的爭議。

　　最后，再強調也不過分的一點是電路的有效布局只能減少共振影響，但確實不能完全消除這些影響。消除這些會帶來問題的共振的唯一辦法就是改變屏蔽體尺寸，使共振頻率遠離設計中存在的任何頻率，或者使用RF吸收器，實際上也是改變屏蔽殼的尺寸。

　　這里給出的信息只是一般概括，用于分解和解決會困擾RF設計的屏蔽腔共振問題。用此處給出的簡單公式可以粗略估計共振模式的頻率。主要和次要模式熱區(qū)應該在設計之前就確定，這樣可避免激勵起不希望的模式這一缺陷。應該確定最佳屏蔽尺寸，降低屏蔽共振的影響。此外，這里給出的信息應該能幫助工程師發(fā)現(xiàn)并排除現(xiàn)有設計存在的屏蔽共振問題，也是一種辨別RF吸收器或金屬支撐桿的布放位置以消除共振模式的工具。

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