描述保护多层PCB板边缘辐射的PCB设计

很多PCB工控板或者射频板都会在PCB板周围有一圈过孔和铜带，甚至有的射频板还会在板周围有一圈金属化的边缘。 常规是什么？

• 多层PCB板边防辐射PCB设计

• 多层PCB的边缘辐射是常见的电磁辐射源

如今，随着系统速度的提高，不仅高速数字信号的时序和信号完整性问题突出，而且系统中高速数字信号的电磁干扰和电源完整性带来的EMC问题也十分突出。 著名的。 高速数字信号产生的电磁干扰不仅会在系统内部造成严重的相互干扰，降低系统的抗干扰能力，而且还会在外层空间产生强烈的电磁辐射，引起系统的电磁辐射发射 严重超出EMC标准，使产品无法通过EMC标准认证。 多层PCB的边缘辐射是常见的电磁辐射源。

当意外电流到达接地层和电源层的边缘时，就会发生边缘辐射。 这些意外电流可能源自：

1. 电源旁路不足引起的接地和电源噪声。

2. 感应通孔产生的圆柱形辐射磁场在电路板各层之间辐射，最终汇聚于电路板边缘。

3. 承载高频信号的带状线的返回电流太靠近电路板边缘。

4. 电源噪声源

电源噪声的来源主要在于两个方面：一是器件高速开关状态下瞬态交流电流过大；二是器件高速开关状态下瞬态交流电流过大。 第二个是电流环路中的电感。 从表现形式来看，可以分为三类：

1. 同步开关噪声 (SSN)，有时称为 Δ I 噪声和地弹也可归入此类；

2. 非理想电源的阻抗影响；

3. 共振和边缘效应。

   
   

在高速数字电路中，当数字集成电路上电时，其内部门电路输出将经历从高到低或从低到高的状态转变，即“0”和“1”之间的转变。 在变化的过程中，门电路中的晶体管会不断地导通和截止。 此时就会有电流从所连接的电源流向栅极电路，或者从栅极电路流向地平面，从而使电源平面或地平面上的电流不平衡，从而产生瞬态变化。 电流△I。当该电流流过返回路径上的电感时，会形成交流压降，从而产生噪声。 如果同时有多个输出缓冲器用于状态转换，则压降足够大，足以导致电源完整性问题。 这种噪声称为同步开关噪声 (SSN)。

电源的交流噪声将在电源层和地层之间产生。 交流噪声会利用这两个平面的谐振腔模式传导，到达平面边缘时会辐射到自由空间，导致产品EMI无法通过认证。

至于过孔产生的噪声，我们知道PCB上互连的信号线包括PCB外层的微带线、内层两个平面之间的带状线以及电镀过孔（过孔又细分为通孔） 连接信号层的孔、盲孔和埋孔）。 通过良好的参考面叠层结构设计，表层的微带线和两平面之间的带状线可以很好地控制辐射。

过孔在垂直方向上贯穿多层。 当高频信号传输线穿过换层过孔时，不仅传输线的阻抗发生变化，信号返回路径的参考平面也会发生变化。 当信号频率较低时，过孔对信号传输的影响可以忽略不计，但当信号频率升至射频或微波频段时，由于过孔参考平面的变化引起电流的变化 返回路径中，过孔产生的TEM波将在两个平面中形成的谐振器之间横向传播，最终通过PCB边缘向外辐射到自由空间中，导致EMI指标超标。

OK，现在我们知道对于高频高速PCB来说，边缘辐射问题会出现在PCB边缘。 如何保护它？

• 多层PCB边缘辐射防护措施

• 引起EMC问题的三个要素是：电磁干扰源、耦合路径和敏感设备

• 敏感设备超出我们的控制范围。 切断耦合路径，例如添加金属屏蔽设备外壳等，这里不讨论，而是如何想办法消除干扰源。

首先，我们应该优化PCB上关键信号的走线，避免EMI问题。 除了换层过孔之外，我们还可以在关键信号过孔周围钻接地过孔，为关键信号过孔提供额外的返回路径。

嗯~，为了减少PCB边缘辐射，我之前听说过20H规则。 20H规则最早由W MIChael King于1980年提出，并由MARK I. Montrose在其著作中详细阐述。 他受到管理层的重视，经常被列为重要的EMI设计规则。 H指的是板子的厚度，即电源层比地层短20H。

为了减少边缘辐射的影响，电源平面应比邻近的地平面缩小，电源平面缩小10H效果不明显； 当电源平面收缩20H时，吸收70%的磁通边界； 当电源平面缩回100H时，98%的边际磁通边界可被吸收； 因此，缩小功率层可以有效抑制辐射。