每个通孔的未使用的长度或短截线的行为就好像是一个微波设计工程师的可调谐短截线滤波器。当它的长度为λ/4,3λ/4等,并产生谐振时,它看上去就像是处于短路状态。相关文献指出,当频率在谐振频率的±30%范围以内时,会造成信号明显的衰减。与一个普通的PCB线条相比,一个通孔所形成的附加电容会降低局部传播速度。因此,在工程实践中,产生最大衰减的频率会大大低于使用普通FR4值时从λ/4,3λ/4等所计算的值。
例如,如图2-5-23所示,考虑λ/4短截线谐振,通孔短截线将会引起谐振,并大大衰减了流经它们的信号。由于它们的3次谐波或5次谐波的衰减,不仅会造成信号波形的失真,并会引起更为闭合的眼孔(脉冲编码调制的)。换句话说,形成了一个降低等级的SI。对于这些信号来说,7次谐波或更高次谐波的衰减也可以造成某些麻烦和问题。
图2-5-23 通孔短截线的调谐带通滤波器效应(www.xing528.com)
当一个谐波频率接近于(请参阅上图)通孔短截线的最大衰减频率时,SI的问题会变得更加严重。与此同时,由于通孔短截线所形成的传输线失配所引起的反射的增加。所以,由该谐波所引起的发射也会随之增加。
因此当使用通孔镀敷(THP)PCB时,最好是使用厚度尽量薄的PCB。理想情况下,最好是由短截线的长度所引起的问题发生在高于我们所关心的最高频率以上。另一种办法是使用平底扩孔钻头钻去PCB上通孔的无用长度(它们所形成的短截线)这种做法听起来花费会很高,但实际上,可以使用通常用来为PCB钻孔的相同钻床来完成这项工作。Teradyne公司的工程师已经对此进行了估算,裸板的成本会由此增加大约7%。他们还发现,有可能采用背钻通孔,而又不会损害PCB的质量。
但是,微化孔/HDI PCB技术(请参阅本篇第6章)使用的通孔长度仅是为了变更层次所需要的长度。因此不像THP技术那样会引起通孔短截线问题。
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