带有过孔的多层PCB的建模及其信号完整性分析

【摘要】现代高速数字系统常常需要成千上万的片外互连元件,而且往往工作在很高的频率。在设计电路系统时,以前在低频时所能忽略的寄生现象,到高频时会对信号的质量产生决定性的影响。过孔是常见的片外互连元件,被广泛应用于连接位于不同层之间的信号线以及连接电源平面与地平面之间的设备。过孔作为不连续处,在高频时会引起一系列的信号完整性问题,因此准确有效地对过孔进行建模分析对于设计高速数字电路来说非常重要。内在电路模型将过孔分成过孔域和平板域两部分。本文在原有的内在电路模型的基础上,提出新的二端口网络模型来分析过孔的过孔域的问题,并将原有的解决分析平板域的边界积分方法进行改进,使得平板域的建模在高频时更加准确。最后结合模式分解的方法,对完整的带有信号线的多层PCB结构进行建模。本文将原有的内在电路模型的LC电路结构进行简化。利用场的分析方法,首先计算出过孔周围电场磁场的分布,然后根据电场磁场的相互作用,定义分布在过孔周围的电压电流,进而计算出整个过孔域的等效阻抗矩阵。与传统的内在电路模型不同的是,本文提出的黑箱子二端口网络模型不需要知道等效电路的具体结构,利用网络的方法来算出过孔域的等效阻抗矩阵。本文提出的二端口网络模型相较于内在电路模型,在过孔数目很多的情况下,可以在保持准确度的基础上,大大减小计算量。在处理平板域问题时,传统的边界积分方法只考虑了主模式TMZOO的作用。认为过孔的作用可以集中在过孔中心,在低频时此模型较为准确。但是在过孔一信号线连接处或者结构工作在超高频时,过孔是电小元件的假设条件不在成立。与传统的边界积分方法不同的是,改进的边界积分方法通过对过孔边界的离散化,从而将高阶传输模式TMzmO的影响包括在内,使得模型也能用于特殊结构,更具普适性。最后利用模式分解的方法,对过孔一信号线模型进行建模,再结合平板域和过孔域的计算结果,从而实现单层PCB结构的建模。在单层模型的基础上,本文提出了基于散射参数的级联递推公式。利用递推公式,完成完整的多层PCB结构的建模。
【作者】胡新振；
【导师】孙利国；
【作者基本信息】中国科学技术大学，电磁场与微波技术，2014，硕士
【关键词】高速数字电路；信号完整性；过孔域；平板域；边界积分方法；改进的边界积分方法；模式分解；

【参考文献】
[1]陈琪.Rh填充碳纳米管/氮化硼纳米管几何结构及电子学性质的理论研究[D].曲阜师范大学,2010.
[2]董深.基于水质保障的供水系统智能优化技术研究[D].青岛理工大学,结构工程,2014,博士.
[3]周荣喜,范福云,何大义,邱菀华.多属性群决策中基于数据稳定性与主观偏好的综合熵权法[J].控制与决策,2012,08:1169-1174.
[4]吕明昊.两类高斯过程的KARHUNEN-LOèVE展开及其大小偏差估计[D].哈尔滨工业大学,概率论与数理统计,2013,硕士.
[5]次菁菁.儿童图书营销策略研究[D].河北大学,出版,2014,硕士.
[6]王森,蔡理,吴刚.量子细胞神经网络超混沌系统的追踪控制与同步[J].控制与决策,2008,02:204-207+212.
[7]胡锦城.基于稳定特征的交通标志检测与识别技术研究[D].湖南大学,信息与通信工程,2012,硕士.
[8]张何奇.欧盟在中东能源市场中的竞争志势及战略评析[D].上海外国语大学,国际政治,2013,硕士.
[9]郗瑶颖.基于立体视觉的指尖定位与人机交互技术研究[D].长安大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[10]任红梅.国际工程施工索赔识别研究[D].重庆大学,管理科学与工程,2003,硕士.
[11]罗金星.新型谐振筒式燃油密度计的激励系统[D].天津大学,仪器科学与技术,2013,硕士.
[12]赵建华.基于SOM神经网络的半监督分类算法[J].西华大学学报(自然科学版),2015,01:36-40+51.
[13]陈建邦.基于动态关联计算的个性化推荐系统的研究[D].西南大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[14]李利利,姚建国,杨争林,耿建.计及机组组合状态调整的发电计划安全校正策略[J].电力系统自动化,2011,11:98-102.
[15]崔博睿.空调系统控制优化与故障诊断实时数据通信方法研究[D].湖南大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2011,硕士.
[16]张鑫鑫.增程式电动汽车驱动电机及其温度特性研究[D].哈尔滨工业大学,电机与电器,2013,硕士.
[17]张安强.创伤脓毒症遗传易感性的分子流行病学与临床关联研究[D].第三军医大学,外科学,2014,博士.
[18]杨晓琴.西安市业余网球教练员现状及影响因素调查研究[D].西安体育学院,体育教育训练学,2013,硕士.
[19]张新宇.大学校园文化景观规划初探——以浙江工业大学屏峰校区为例[J].高教与经济,2012,04:51-54.
[20]冯建.文化背景知识对高中英语阅读影响的调查[D].内蒙古师范大学,学科教学（专业学位）,2013,硕士.
[21]马琳,金新民.无变压器结构光伏并网系统共模漏电流分析[J].太阳能学报,2009,07:883-888.
[22]王旭旸,罗公亮.面向工程应用的模糊神经网络开发工具[J].冶金自动化,2001,01:11-16.
[23]芦湘冬,何怡刚.基于数据挖掘的视频放大电路故障字典建立优化技术[J].电路与系统学报,2004,03:76-79.
[24]高积粮.GIS与办公软件的无缝结合关键技术研究[D].中国科学院研究生院（遥感应用研究所）,地图学与地理信息系统,2004,硕士.
[25]陈忱.论师陀小说的“渲染”艺术[D].南京大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[26]黄凯凯,秦美虎.金融控股公司内部关联交易的法律规制[J].成都行政学院学报,2014,03:31-34.
[27]王舒璇.出租车车载信息系统交互设计研究[D].吉林大学,设计艺术学,2013,硕士.
[28]马利轩.电网不平衡条件下双馈型风机网侧变流器控制策略的研究[D].燕山大学,电机与电器,2014,硕士.
[29]赵云龙.双动两案教学模式下八年级地理能力培养研究[D].内蒙古师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[30]李雯雯.中国台湾地区人口老龄化现状、问题及对策研究[D].吉林大学,人口学,2013,硕士.
[31]刘伟波.基于层次分析法的某型舰船主动力装置综合评估研究[D].大连海事大学,轮机工程,2013,硕士.
[32]韩国政,徐丙垠,索南加乐,吕广宪,吴建民.基于IEC61850的配网自动化通信技术研究[J].电力系统保护与控制,2013,02:62-66.
[33]卢娜.音猥因子通过下调pRb的表达水平促进哺乳动物耳蜗毛细胞再生[D].复旦大学,耳鼻咽喉科学,2011,博士.
[34]金利群,王亚军,郑仁朝,郑裕国,沈寅初.有机腈生物转化生产医药中间体[J].中国现代应用药学,2005,S3:853-855.
[35]何淑通.独立学院文凭政策运行研究[D].南京师范大学,高等教育学,2012,硕士.
[36]郑瑞清.智能型电致伸缩液压悬置隔振特性研究[D].吉林大学,车辆工程,2004,硕士.
[37]于卓.法院综合管理系统的设计与应用[D].大连理工大学,计算机技术（专业学位）,2013,硕士.
[38]职荣军.南天山东段红山花岗岩地质特征及地质意义[D].长安大学,构造地质学,2014,硕士.
[39]任凯杰.北山预选区芨芨槽块段机械开挖地质环境条件研究[D].南京大学,地质工程（专业学位）,2013,硕士.
[40]李芹.高中生发现地理问题能力的调查和策略研究[D].首都师范大学,学科教学,2013,硕士.
[41]陶然.活性染料非水介质皂洗研究[D].浙江理工大学,纺织化学与染整工程,2014,硕士.
[42]高媛.清代苏州城市化进程中坊市风貌的演变及影响[D].苏州大学,设计艺术学,2013,硕士.
[43]张永娇.“三生”一体的乡村人居空间重构研究[D].山东建筑大学,建筑设计及其理论,2013,硕士.
[44]钱文辉.短果茴芹化学成分的分离鉴定和体外抗氧化活性研究[D].吉林大学,食品科学,2013,硕士.
[45]倪冰.数字接收机在微波调制激光多谱勒雷达上的应用[D].南京理工大学,电子与通信工程,2012,硕士.
[46]金龙.碳纤维复合材料的机器人自动化制孔技术研究[D].浙江大学,2014.
[47]晏国菀,田盈.供应链中分享真实信息的激励机制[J].控制与决策,2014,01:113-117.
[48]薛寅佳.小型猪自体移植肾灌注短效Caspase-3小干扰RNA冷保存导致肾损伤加剧的机制初探[D].复旦大学,临床医学（专业学位）,2013,博士.
[49]周清平.舰船噪声包络的高阶统计量特征研究[D].西北工业大学,水声工程,2004,硕士.
[50]阳琼.基于粗糙自适应遗传算法的图像恢复方法研究[D].湖南大学,计算机科学与技术,2011,硕士.