高频PCB的抗干扰研究
在PCB板的设计中，随着频率的快速提升，会出现很多与低频PCB板设计不同的干扰。而且，随着频率的提高，PCB板小型化与低成本的矛盾日益突出。这些干扰变得越来越复杂。在实际研究中，我们得出结论，主要有四种干扰，包括电源噪声、传输线干扰、耦合和电磁干扰（EMI）。通过分析高频PCB的各种干扰问题，结合工作实践，提出了有效的解决方案。
电源噪声输入
高频电路中，电源的噪声对高频信号的影响尤为明显。因此，第一个要求是电源是低噪声的。在这里，干净的地面与干净的电源一样重要。为什么？电源特性如图1所示。显然，电源具有一定的阻抗，并且阻抗分布在整个电源上，因此，噪声也会叠加在电源上。那么我们应该尽可能的降低电源的阻抗，所以最好有专门的电源层和地层。在高频电路设计中，电源采用分层的形式设计，在大多数情况下比总线形式的设计要好很多，使环路始终走阻抗最小的路径。此外，电源板还必须为PCB上产生和接收的所有信号提供一个信号环路，这样才能使信号环路最小化，从而降低噪声，这一点往往被低频电路设计人员所忽视。
有几种方法可以消除 PCB 设计中的电源噪声。
1、注意板上的通孔：通孔使电源层需要刻蚀开孔，为通孔留出空间。如果电源层的开口过大，势必会影响信号环路，信号被迫旁路，环路面积增大，噪声增大。同时，如果一些信号线集中在开口附近，共用这个环路，公共阻抗会引起串扰。
2、连接线需要足够的地线：每个信号都需要有自己专有的信号回路，信号和回路的回路面积要尽量小，也就是说信号和回路要平行线。
3、模拟电源和数字电源的电源要分开：高频器件一般对数字噪声非常敏感，所以两者要分开，在电源的入口处连接在一起。如果信号需要交叉模拟和数字部分，可以在交叉处放置一个环路，以减少环路面积。
4.避免不同层之间的单独电源重叠：否则电路噪声很容易通过寄生电容耦合。
5、隔离敏感元件：如PLL。
6、放置电源线：为了减少信号环路，通过将电源线放置在信号线的边缘来降低噪声
高频PCB抗干扰研究
PCB中只有两种可能的传输线：带状线和微波线。传输线最大的问题是反射。反射会引起很多问题。例如，负载信号将是原始信号和回波信号。叠加增加了信号分析的难度；反射会造成回波损耗（return loss），其对信号的影响与加性噪声干扰的影响一样严重：
1、反射回信号源的信号会增加系统噪声，使接收机器更难区分噪声和信号；
2.任何反射信号基本上都会降低信号质量并改变输入信号的形状。一般来说，解决方案主要是阻抗匹配（例如互连阻抗应该很好地匹配系统的阻抗），但有时阻抗计算比较麻烦。可以参考一些传输线阻抗计算软件。
PCB设计中消除传输线干扰的方法如下：
(a) 避免传输线的阻抗不连续。阻抗不连续的点是传输线有突变的点，如直角、过孔等，应尽量避免。方法是：避免走线的直角，尽量走45°角或圆弧，大弯也可以；尽可能少地使用过孔，因为每个过孔都是阻抗不连续点，外层信号不应该通过内层，反之亦然。
(b) 不要使用桩线。因为任何存根都是噪声源。如果 stub 线很短，可以在传输线的末端端接它；如果 stub line 很长，会使用主传输线作为源，会造成较大的反射，使问题复杂化，所以不建议使用。
耦合
1、公共阻抗耦合：是公共耦合通道，即干扰源和被干扰设备经常共用一定的导体（如回路电源、母线、公共地线等）。
2、场共模耦合会使辐射源在受干扰电路与公共参考平面形成的环路上产生共模电压。如果磁场占主导地位，则串联接地回路中产生的共模电压值为Vcm=-(△B/△t)*面积（△B=磁感应强度变化）。如果是电磁场，则已知其电场值时，其感应电压：Vcm=(L*h*F*E)/48，公式适用于L(m)=150MHz以下，超出此范围极限，最大感应电压的计算可以简化为：Vcm=2*h*E。
3、差模场耦合：指直接辐射由线路板上的线对或引线及其回路感应和接收。如果它尽可能靠近两根电线。这种耦合会大大降低，因此可以将两根线绞在一起以减少干扰。
4. 线间耦合（串扰）可以使任何线路等于并联电路之间的不良耦合，这将严重损害系统的性能。其类型可分为电容串扰和电感串扰。前者是因为线间的寄生电容使噪声源上的噪声通过电流注入耦合到噪声接收线；后者可以想象为不希望的寄生变压器初级和次级之间的信号耦合。电感串扰的大小取决于两个环路的接近程度和环路面积的大小，以及受影响负载的阻抗。
5、电源线耦合：指交流或直流电源线受到电磁干扰后，电源线将这些干扰传递给其他设备。
PCB设计中有几种消除串扰的方法：
1、两种串扰都随着负载阻抗的增加而增加，因此对串扰引起的干扰敏感的信号线应适当端接。
2、尽可能增加信号线之间的距离，有效降低电容串扰。进行地层管理，使布线间距（例如，隔离有源信号线和地线，特别是已转换状态的信号线与地之间），减少引线电感。
3、在相邻信号线之间插入地线也可以有效降低电容串扰。该地线需要每隔 1/4 波长接地一次。
4、对于感应串扰，应尽可能减小环路面积，如果允许，应消除此环路。
5. 避免信号共享环路。
6、关注信号完整性：设计人员必须在焊接过程中实现端接，以解决信号完整性问题。采用这种方法的设计人员可以重点关注屏蔽铜箔的微带长度，以获得良好的信号完整性性能。对于在通信结构中使用密集连接器的系统，设计人员可以使用 PCB 进行端接。
电磁干扰
随着速度的提高，EMI会越来越严重，并且表现在很多方面（比如互连处的电磁干扰），高速设备对此特别敏感，它会接收到高速的虚假信号，而低-速度设备将忽略此类错误信号。
PCB设计中有几种消除电磁干扰的方法：
1、减少环路：每个环路相当于一个天线，所以我们需要尽量减少环路数量、环路面积和环路天线效应。确保信号在任意两点只有一个环路路径，避免人为环路，尽量使用电源层。
2. 滤波：滤波可以用来降低电源线和信号线上的EMI。有三种方法：去耦电容、EMI滤波器和磁性元件。
3.屏蔽。由于篇幅问题，还有很多文章讨论阻塞，我就不详细介绍了。
4、尽量降低高频器件的速度。
5、增加PCB板的介电常数可以防止传输等高频部分
电源噪声输入
高频电路中，电源的噪声对高频信号的影响尤为明显。因此，第一个要求是电源是低噪声的。在这里，干净的地面与干净的电源一样重要。为什么？电源特性如图1所示。显然，电源具有一定的阻抗，并且阻抗分布在整个电源上，因此，噪声也会叠加在电源上。那么我们应该尽可能的降低电源的阻抗，所以最好有专门的电源层和地层。在高频电路设计中，电源采用分层的形式设计，在大多数情况下比总线形式的设计要好很多，使环路始终走阻抗最小的路径。此外，电源板还必须为PCB上产生和接收的所有信号提供一个信号环路，这样才能使信号环路最小化，从而降低噪声，这一点往往被低频电路设计人员所忽视。
有几种方法可以消除 PCB 设计中的电源噪声。
1、注意板上的通孔：通孔使电源层需要刻蚀开孔，为通孔留出空间。如果电源层的开口过大，势必会影响信号环路，信号被迫旁路，环路面积增大，噪声增大。同时，如果一些信号线集中在开口附近，共用这个环路，公共阻抗会引起串扰。
2、连接线需要足够的地线：每个信号都需要有自己专有的信号回路，信号和回路的回路面积要尽量小，也就是说信号和回路要平行线。
3、模拟电源和数字电源的电源要分开：高频器件一般对数字噪声非常敏感，所以两者要分开，在电源的入口处连接在一起。如果信号需要交叉模拟和数字部分，可以在交叉处放置一个环路，以减少环路面积。
4.避免不同层之间的单独电源重叠：否则电路噪声很容易通过寄生电容耦合。
5、隔离敏感元件：如PLL。
6、放置电源线：为了减少信号环路，通过将电源线放置在信号线的边缘来降低噪声
高频PCB抗干扰研究
PCB中只有两种可能的传输线：带状线和微波线。传输线最大的问题是反射。反射会引起很多问题。例如，负载信号将是原始信号和回波信号。叠加增加了信号分析的难度；反射会造成回波损耗（return loss），其对信号的影响与加性噪声干扰的影响一样严重：
1、反射回信号源的信号会增加系统噪声，使接收机器更难区分噪声和信号；
2.任何反射信号基本上都会降低信号质量并改变输入信号的形状。一般来说，解决方案主要是阻抗匹配（例如互连阻抗应该很好地匹配系统的阻抗），但有时阻抗计算比较麻烦。可以参考一些传输线阻抗计算软件。
PCB设计中消除传输线干扰的方法如下：
(a) 避免传输线的阻抗不连续。阻抗不连续的点是传输线有突变的点，如直角、过孔等，应尽量避免。方法是：避免走线的直角，尽量走45°角或圆弧，大弯也可以；尽可能少地使用过孔，因为每个过孔都是阻抗不连续点，外层信号不应该通过内层，反之亦然。
(b) 不要使用桩线。因为任何存根都是噪声源。如果 stub 线很短，可以在传输线的末端端接它；如果 stub line 很长，会使用主传输线作为源，会造成较大的反射，使问题复杂化，所以不建议使用。
耦合
1、公共阻抗耦合：是公共耦合通道，即干扰源和被干扰设备经常共用一定的导体（如回路电源、母线、公共地线等）。
2、场共模耦合会使辐射源在受干扰电路与公共参考平面形成的环路上产生共模电压。如果磁场占主导地位，则串联接地回路中产生的共模电压值为Vcm=-(△B/△t)*面积（△B=磁感应强度变化）。如果是电磁场，则已知其电场值时，其感应电压：Vcm=(L*h*F*E)/48，公式适用于L(m)=150MHz以下，超出此范围极限，最大感应电压的计算可以简化为：Vcm=2*h*E。
3、差模场耦合：指直接辐射由线路板上的线对或引线及其回路感应和接收。如果它尽可能靠近两根电线。这种耦合会大大降低，因此可以将两根线绞在一起以减少干扰。
4. 线间耦合（串扰）可以使任何线路等于并联电路之间的不良耦合，这将严重损害系统的性能。其类型可分为电容串扰和电感串扰。前者是因为线间的寄生电容使噪声源上的噪声通过电流注入耦合到噪声接收线；后者可以想象为不希望的寄生变压器初级和次级之间的信号耦合。电感串扰的大小取决于两个环路的接近程度和环路面积的大小，以及受影响负载的阻抗。
5、电源线耦合：指交流或直流电源线受到电磁干扰后，电源线将这些干扰传递给其他设备。
PCB设计中有几种消除串扰的方法：
1、两种串扰都随着负载阻抗的增加而增加，因此对串扰引起的干扰敏感的信号线应适当端接。
2、尽可能增加信号线之间的距离，有效降低电容串扰。进行地层管理，使布线间距（例如，隔离有源信号线和地线，特别是已转换状态的信号线与地之间），减少引线电感。
3、在相邻信号线之间插入地线也可以有效降低电容串扰。该地线需要每隔 1/4 波长接地一次。
4、对于感应串扰，应尽可能减小环路面积，如果允许，应消除此环路。
5. 避免信号共享环路。
6、关注信号完整性：设计人员必须在焊接过程中实现端接，以解决信号完整性问题。采用这种方法的设计人员可以重点关注屏蔽铜箔的微带长度，以获得良好的信号完整性性能。对于在通信结构中使用密集连接器的系统，设计人员可以使用 PCB 进行端接。
电磁干扰
随着速度的提高，EMI会越来越严重，并且表现在很多方面（比如互连处的电磁干扰），高速设备对此特别敏感，它会接收到高速的虚假信号，而低-速度设备将忽略此类错误信号。
PCB设计中有几种消除电磁干扰的方法：
1、减少环路：每个环路相当于一个天线，所以我们需要尽量减少环路数量、环路面积和环路天线效应。确保信号在任意两点只有一个环路路径，避免人为环路，尽量使用电源层。
2. 滤波：滤波可以用来降低电源线和信号线上的EMI。有三种方法：去耦电容、EMI滤波器和磁性元件。
3.屏蔽。由于篇幅问题，还有很多文章讨论阻塞，我就不详细介绍了。
4、尽量降低高频器件的速度。
5、增加PCB板的介电常数可以防止传输等高频部分