高速信号过孔对信号影响因素研究

影响信号完整性的因素有很多,其中过孔结构对信号影响越来越明显,如何进行有效的过孔设计从而使过孔阻抗与激励源阻抗配从而达到信号完整性已经成为当今PCB设计业界中的一个热门课题。文章通过Ansys公司的HFSS仿真软件,利用仿真方法分析不同信号过孔结构对高速信号的影响,并对过孔残桩长度（stub）,反焊盘,焊盘的不同大小对信号差损影响程度做了进一步研究。     

高速PCB单端过孔研究

在高速数字电路设计中,过孔的寄生电容、电感的影响不能忽略,过孔在传输路径上表现为阻抗不连续的断点,会产生信号的反射、延时、衰减等信号完整性问题。文章采用矢量网络分析仪研究了过孔长度、过孔孔径、焊盘/反焊盘直径对过孔阻抗的影响。通过在信号孔旁增加接地孔,为过孔电流提供回路方法,提高过孔阻抗的连续性,并有效降低过孔损耗。此外,文章还探讨了过孔多余短柱对过孔阻抗及损耗的影响。本研究可为高速数字电路过孔设计和优化提供依据。     

电源纹波对频率源频谱纯度的影响

在微波测试领域,关于电源纹波基本是原理性研究,而针对性研究电源纹波对频率源相位噪声影响的分析或者实验实例更少,对微波电路的电磁兼容设计方面缺乏参考。文中在电源纹波对频谱纯度的影响概念性分析基础上,主要针对现代雷达系统中电源纹波对频率源频谱纯度的影响展开研究,通过分析电源纹波对频谱纯度影响的机理,采用模拟数据仿真的方法探索电源纹波对不同类型频率源频谱纯度的影响,并进行实际测试数据对比仿真结论,得出频率源频谱纯度受电源纹波影响的主要因素以及相互关系,为电路设计者提供数据支持。     

过孔阻抗控制及其对信号完整性的影响

传输线的连续性问题是高速数字电路设计的重点,尤其是高速多层PCB中的过孔结构。随频率的增加和上升时间的缩短,过孔阻抗不连续、寄生电容和电感会引起信号反射和衰减,并导致信号完整性问题。本研究采用矢量网络分析仪研究了单端微带线上过孔孔径、焊盘、反焊盘大小对阻抗连续性的影响,并通过为过孔信号提供返回路径,提高了过孔阻抗连续性与信号完整性。     

开关电源纹波对射频收发系统性能影响

研究了使用开关电源为射频系统供电时,射频系统对于电源纹波的容忍度。从电源纹波泄漏到基带信号、电源纹波与射频信号混频两方面研究了电源纹波对系统的影响,并根据协议规范,确定出电源纹波值。在IEEE 802.11g协议下,通过仿真得出电源纹波应控制在15 mV以下。     

FC-CBGA封装中高速差分信号过孔的设计与优化

对FC-CBGA封装中高速差分信号过孔的设计与优化问题进行研究,分析了采用堆叠孔、增加地回流孔和增大过孔反焊盘尺寸这三种优化方法对减小电容和电感不连续性,以提高过孔电性能的具体影响.时频域仿真验证了所述优化方法能够有效降低高速差分信号插入损耗及回波损耗,提高信号过孔阻抗,改善高速差分信号传输性能.     

一种适用于超宽带通信的微带垂直转换结构

该文提出一种适用于超宽带电路的基于过孔的微带垂直转换结构。通过在过孔附近的电源层上蚀刻平面电磁带隙单元来抑制电源分配网络谐振,降低其在过孔处的自阻抗,以改善垂直互连结构传输性能。将互连结构分解为过孔处耦合的微带线结构和电源平面对结构,并使用网络分析方法快速估算系统传输性能。仿真和实验测试表明,在3.1-10.6 GHz的超宽带频段内过孔的插入损耗小于0.4 dB。与在电源分配网络之间添加短路过孔方法相比,该结构在传输性能相当的前提下减少了一个布线层,从而降低了设备成本。     

微过孔技术的组装问题

由于对低成本、高密度PCB的需求越来越强烈，微过孔技术也就显得更为重要了。形态因素的要求迫使缩小元件间距，这样才能形成微型盲导通孔的焊盘。而盲孔可提高有效布局，其在制造商和板子组装厂家在制造方面展开了一系列的竞争。传统的焊盘中的通孔（VIP）组装的主要问题之一是焊点中会产生孔洞。在再流过程中，微过孔中截留的气体不能排除时，就会产生孔洞。本文主要论述不同微过孔结构及其对组装工艺的影响。设计了一个实验（DOE），以便了解通孔尺寸、通孔位置、通孔类型和其它工艺参数的影响。此外，还对其它关键系数的影响，如像印制电路板（PCB）表面涂层和焊膏沉积进行了检测。为减少孔洞而优化再流参数。为了对结果进行量化评估，使用自动X射线检测（AXI）系统记录形成孔洞的数据。实施横剖面以便对X射线检验结果进行确认。传统狗骨形和插入式微过孔的数据用作为评估新的微过孔设计的基线。除了传统的微过孔结构外，还论述了填充的微过孔和倒置的微过孔的组装结果。     

多层PCB 电源地平面返回路径阻抗的边界元分析

研究了多层印制电路板(PCB)中含有一个信号过孔的电源/地平面返回路径阻抗的频域特性,并分析采用添加短路过孔的方法减小多层PCB的输入阻抗.电源/地平面形成了径向传输线结构,反焊盘处的输入阻抗即为信号电流在电源/地平面间的返回路径阻抗.在电源/地平面外部边界施加PMC(完全导磁体)边界条件,在反焊盘处施加电流激励源,短路过孔轴向电场为零,采用高效的二维边界元法求解.计算了10GHz内电源/地平面返回路径的输入阻抗.结果表明:在两特性相同的平面之间添加短路孔可以降低输入阻抗,同时,电源、地平面的输入阻抗随频率变化交替呈现容性或感性,在反谐振频率处输入阻抗值可达几百欧姆,此外,在频率较低时输入阻抗可用静态电容或静态电感表示.采用基于全波分析的有限元软件验证了计算结果和计算方法的正确性.     

差分过孔的高频特性仿真分析

为满足差分过孔在高速PCB中低反射、高传输和阻抗稳定的设计要求,提出了短柱和非功能焊盘的优化设计方法,并给出了建模仿真与理论分析。采用HFSS软件对12层PCB中差分过孔进行三维建模与仿真,并使用ADS软件对仿真结果进行了眼图分析,结果表明:钻除短柱可以有效改善差分过孔的高频传输特性,其中信号反射的能量减少了79.1%,传输的能量增加了82.1%;移除非功能焊盘可以进一步改善差分过孔的高频特性,其中反射的能量减少了14.46%,传输的能量增加了14.13%。     

无功功率及其相关概念的深度理解

有功功率、无功功率、视在功率和功率因数是电工学中非常重要的基本概念,贯穿电气工程专业课程体系的始终。一些本科教材体系中存在着对这些概念——特别是无功功率概念的模糊引导,导致歧义产生。典型的误解是把电源与负载间存在功率交换视为无功功率产生的必要条件。这种歧义影响了电气工程专业学生及其从业人员对这些概念的理解和应用。本文通过一些典型实例,深入阐释这些概念的内在含义,以期消除歧义,提高教学效果。     

电力市场环境下系统运行安全性的优化问题

保障合理的系统运行安全性有利于总体电价的降低。对于不同的市场体制,提出了基于社会效益最大化和在不影响电网公司用户经济利益前提下的电网公司效益最大化两种安全性优化方法的数学模型,并给出了一种简化实用算法。在新的辅助服务优化模型中,网络结构、运行方式、辅助服务价格、停电损失、切负荷赔偿价格及所考虑的安全性校验措施等因素均将对辅助服务的购买产生影响,从而影响系统运行的安全性。经仿真验证,该方法是可行的。     

有关无功负荷最优分配的一个常用算例的修正

本文讨论了"电力系统分析"课程中有关无功功率最优分配的一个常用算例,指出了目前解析中的问题,并作了修正.由于系统中没有平衡节点来补充线路中的有功损失,确定各发电机的有功出力时需要考虑有功网损的影响.分配无功负荷时应将无功平衡方程、有功平衡方程和等微增率准则建立的方程联立求解.计算结果显示,考虑了线路有功网损之后,能够同时满足有功功率平衡和无功功率平衡,无功负荷的最优分配与有功负荷的分配有关.     

选择性有源滤波器治理12脉波整流器的谐波

文章介绍12脉波整流器应用选择性有源滤波器抑制谐波电流和补偿无功,采用基于瞬时功率理论的谐波和无功电流检测方法。对有源滤波器和负荷系统进行仿真,并对仿真结果进行详细分析。仿真结果表明：基于瞬时功率理论的谐波和无功电流检测方法可以准确、实时地检测出三相电流中的任意次谐波及无功电流,有源滤波器抑制11次和13次谐波电流,并补偿无功。     

一种新的关于风光互补发电IGBT逆变系统的设计

节能和环保已成为当今世界的两大主题。利用风能、太阳能发电是对两种最为理想、无污染的绿色再生资源的利用,目前已成为开发研究的一项重大课题。而如何解决好风能、太阳能、柴油机互补发电系统中的匹配问题是此课题的关键。文章介绍了在DSP微处理器的控制下,一种新的方法实现风机充电控制、太阳能充电控制、柴油机发电控制与逆变系统的结合,实现了系统的优化控制。     

SoC设计中的低功耗策略

低功耗设计已经成为片上系统(SoC)设计的主题.当今的设计已经从过去的性能、面积二维目标转变为性能、面积和功耗的三维目标.本文深入探讨了片上系统设计中的低功耗设计策略,在晶体管和逻辑门级、寄存器传输级和系统结构级各设计抽象层次上阐述了低功耗设计所面临的问题,并给出了各级的低功耗优化策略.     

采用pq瞬时功率理论的三相电压源变换器的研究

瞬时有功和无功功率理论,即Pq瞬时功率理论,得到了广泛的研究和实际应用。本文基于pq瞬时功率理论,分析了三相有源电力滤波器三种主要控制策略的工作原理,包括瞬时功率恒定策略、电流波形正弦策略、广义Fryze电流控制策略,另外简要分析了三相有源电力滤波器的另一种同步功率传输控制策略,并在三相供电电压平衡和对称的条件下,将pq瞬时功率理论应用到三相电压源PWM整流器中,采用MATLAB/SIMULINK进行较为深入的仿真分析,获得了非常满意的结果。结果表明,相比平均功率理论,采用pq瞬时功率理论,三相电压源变换器具有响应快、控制简单等优点。     

卫星移动通信终端的低功耗设计

低功耗设计是电子产品设计的重要环节,特别是对工作在野外环境的卫星移动通信手持终端类产品而言,低功耗设计是延长终端待机时间和使用寿命的重要途径。在对通信产品整机及各类组成单元功耗产生原理分析的基础上,分别从整机、单元电路、主要元器件及FPGA代码设计等几个方面入手,讨论了采用通用元器件设计的卫星通信终端的低功耗设计方法,并给出了改进设计后的低功耗设计效果。     

相量变换在正弦电路功率分析中的应用

本文介绍了相量变换原理及其在正弦电路功率分析中的应用.基于复功率等于电压相量与电流相量共轭积的定义,得出了复功率与有功功率和无功功率的关系;建立了有功功率、无功功率、复功率及复交流功率与瞬时功率的关系,进而仅基于瞬时功率的守恒性便证明了上述功率也满足守恒性.由于这些功率守恒性的证明不需要特勒根定理为基础,因而有助于学生在学习特勒根定理之前理解交流电路功率的守恒性.     

基于交流电路中功率因数的分析

在交流电路中,把电源所供给的有功功率与电源的视在功率之比称为功率因数即cosφ(电压电流相位差的余弦)。交流电路中的功率因数并非在任何情况下都是cosφ;以整流电路为例,列举几个电路实例,详细地推导出计算有功功率,视在功率及cosφ的正确表达式,并说明其物理意义。