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高速先生成員--姜杰 如果大家對平面諧振腔的印象還停留在方方正正的銅皮上，這篇文章可能會顛覆你的認知…… 高速先生最近在做SMA測試板的仿真時，遇到一個奇怪的現(xiàn)象：同一塊PCB，某些層面走線的高速信號，插損曲線會出現(xiàn)窄頻帶的下沖： 
遇到這種現(xiàn)象，想必大家的第一反應是去檢查信號過孔stub。正常情況下，stub過長確實會引起信號插損在窄頻帶內的異常跌落，可惜這個案例屬于非正常情況——經(jīng)過排查，背鉆設置正常，可以排除過孔stub的影響。 
如果你還記得文章標題，大概也猜到了原因：平面諧振。那就不賣關子了，直接開始我們的揭秘之旅。 
仿真對象是一對從SMA頭引出的差分走線，對應的PCB長這樣： 
除了文章開頭提到的走線層面會有影響，另外一個有趣的發(fā)現(xiàn)是：信號過孔的反焊盤大小，同樣會影響插損。與走線層面影響下沖幅度不同的是，反焊盤主要影響下沖的頻點。 
綜合考慮以上兩個影響因素，再回過頭來檢查設計，L13層的電源平面嫌疑最大。 
驗證的方法很簡單：其它不變，直接刪除L13層電源平面。 
刪除電源平面后的信號插損下沖消失，問題得以定位。 再從信號回流的角度分析，對比電源平面刪除前后，相鄰L12層GND平面的電場分布。可以發(fā)現(xiàn)，電源平面刪除后，相鄰GND平面回流明顯增加，這也從側面說明了插損異常的信號回流有相當一部分是走電源平面的。 
繼續(xù)深挖，為啥信號過孔反焊盤的大小也會影響插損？ 仔細觀察電源平面的特征，由于信號過孔及周邊包地孔的打斷，電源平面在信號過孔周邊形成了一個環(huán)（下圖紅色圓圈的位置）。中間信號過孔的反焊盤其實影響的就是銅環(huán)的面積。 
于是，高速先生又有了一個大膽的猜測：產(chǎn)生平面諧振的關鍵就是這個銅環(huán)！ 驗證的方法也很簡單：在原設計的基礎上，僅切掉信號孔周邊電源平面環(huán)，其它不變。 
仿真結果顯示，插損的下沖再次消失，問題精確定位。 
為了大家能看的更明白，我們還對比了銅環(huán)刪除前后的電源平面電場分布。 
銅環(huán)刪除后的電源平面回流大幅減小，再次驗證了銅環(huán)的關鍵作用。 講到這里，原因基本清楚了，一句話概括：電源平面的銅環(huán)與相鄰GND平面構成了平面諧振腔，引起了特定層面走線插損在窄頻帶內的跌落。 問題來了： 平面諧振腔是如何影響信號的？ 關于一博： 一博科技成立于2003年3月，深圳創(chuàng)業(yè)板上市公司，專注于高速PCB設計、SI/PI仿真分析等技術服務，并為研發(fā)樣機及批量生產(chǎn)提供高品質、短交期的PCB制板與PCBA生產(chǎn)服務。致力于打造一流的硬件創(chuàng)新平臺，加快電子產(chǎn)品的硬件創(chuàng)新進程，提升產(chǎn)品質量。 一博珠海板廠： 位于珠海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，坐擁PCB產(chǎn)業(yè)優(yōu)質人才資源及完善的產(chǎn)業(yè)配套。專注于高端快件，提供高品質的高多層、高速、高精密、HDI等PCB生產(chǎn)制造。聚焦國內高端快件細分市場，致力于推動國內PCB行業(yè)的技術進步，尤其是高速、高多層、高復雜PCB產(chǎn)品的快速交付，12-20層制板交期快至8天內交付，對應PCB廣泛應用于ATE、AI算力、服務器、工控、通信、汽車、醫(yī)療設備等領域。
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