衬底材料对微带线间串扰耦合的影响

摘要：随着系统频率的提高，衬底材料特性已成为影响信号走线之间串扰的一个不可忽略的因素。本文基于传输线方程和频域S参数对二平行微带线间串扰耦合进行理论分析，并结合全波三维电磁场仿真工具对具有不同介电常数和不同厚度的衬底材料进行了仿真和分析，得到了微带线间串扰耦合随衬底参数变化的一般规律。

关键词：串扰，衬底，微带线，介电常数

1.       引言

导体间的电磁耦合在实际的电子系统和电路中是一种常见的现象，有时候这种耦合是有

用的，例如用于定向耦合器等射频/微波电路与元器件的设计；但是在多数情况下，出现这样的耦合并非设计者所期望的，此时该现象即被称为串扰^[1]。近年来，随着系统时钟频率和电路集成度的不断提高，印刷电路板(PCB)上信号线间的串扰问题已成为影响数字系统性能的一个重要因素。

目前关于传输线间串扰的研究方法很多，文献^{[2, 3]}通过对终端阻抗的分析和匹配来消除传输线的串扰，文献^[4-6]通过改进的分析方法和模型对串扰进行预测和评估，文献^[7]引入接地保护线来改善串扰。大多数方法都是从改进模型或者耦合补偿的角度来分析和消除串扰，而随着频率的提高，衬底材料特性对串扰的影响已不可忽略。本文基于频域S参数的方法对二平行微带线间串扰耦合进行理论分析，并结合全波电磁场仿真研究衬底对串扰的影响，找出串扰耦合随衬底特性参数变化的一般规律。