HFSS在PCB共模滤波设计中的应用与研究-Ansys.PDF

HFSS在PCB共模滤波设计中 的应用与研究 • 占存辉/EMC工程师 • HUAWEI 目录  背景介绍  摘要  原理  仿真分析  仿真实测分析  小结  参考文献 摘要 • 本文针对PCB高速走线引入的共模噪声抑制问题进行了深入研究， 给出了DGS （缺陷地滤波器）理论分析，并利用仿真软件HFSS设 计优化DGS结构参量，优化共模滤波带宽、抑制深度 ，且与实际测 试的结果进行了对比分析。 背景 • 光模块发展趋势是容量越来越大、速率越来越高，而尺寸越来越小 背景 • 结构件缝隙屏效随频率升高而下降 背景 • 常规的迷宫、导电胶条、导电泡棉、吸波材料、簧片等处理措施受 限于空间布局，需要储备PCB板级EMI抑制措施。 • DGS ：defected-ground structur ，缺陷地结构 ，应用在信号参 考地层，在高速信号参考地层按设计结构腐蚀挖槽，形成等效带阻 滤波器，达到抑制共模噪声的目的。 原理 f0:中心频率， fc ：3dB截止频率 仿真分析 HFSS建CHC型DGS，仿真分析共模滤波原理； 仿真建模，分析参考介质层厚度改变对DGS滤波效果影响； 仿真建模，分析DGS放置层铜厚改变对DGS滤波效果影响； 仿真建模，分析PCB腐蚀挖槽加工精度对DGS滤波效果影响； 仿真建模，分析PCB走线弯曲倒弧对DGS滤波效果影响； 仿真建模，分析多层PCB放置DGS滤波效果。 电流分布 参考介质厚度影响 改变高速参考介质厚度，调整差分线宽线距，共模抑制变化小。 参考地层铜厚影响 改变高速参考地层铜皮厚度，共模抑制变化小。 槽加工精度影响 考虑加工腐蚀公差，对最小尺寸做容差分析，发现影响不大。 高速线倒弧影响 考虑表层走线倒弧、弯曲，仿真发现影响不大。 多层PCB应用问题分析 实际多层PCB，DGS放置不能影响布局布线； DGS下方地不挖穿情况下，共模滤波带宽变窄。 仿真实测分析 测试平台介绍； 仿真实测分析_差分信号； 仿真实测分析_单端信号。 测试平台 利用TRL校准方法，校除SMA连接头和非理想差分线走线影响； 利用四端口网分测试S参数，提取差模信号和共模信号S参数； 仿真实测对比分析DGS对差模和共模影响。 仿真实测分析_差分走线 仿真实测分析_单端走线 小结 DGS技术对差模信号没影响，对共模信号抑制10dB+； 通过仿真分析介质厚度、DGS层铜厚、加工精度等因素的影响，评估实 际PCB制造过程中DGS效果差异，节省时间和成本； HFSS操作界面简单，仿真效率高，仿真实测吻合良好，仿真可以指导 实际PCB设计。 参考文献 [1] S.-P. Gao, H. M. Lee, X.-K. Gao, P. Yu, C. Zhan, X. Feng, E.-X. Liu, and C. E. Png, “Common-mode filter u