传输线的串扰和回流

文摘   科技   2024-10-17 18:58   浙江  

如果我们更深入一层去思考“回流路径”以及信号的回流,就会发现回流与串扰之间有很多相同之处。

信号的回流是:信号路径与回流路径之间的互容和互感。而串扰则是:信号路径与回流路径构成的传输线系统之间的互感和互容。

就其本质来说,它们都是容性和感性的相互作用,导致的一种物理现象。

那么,回流和串扰之间会相互影响么?

串扰和回流

如之前文章章节分析,所有传输线之间的串扰,可分为如下两种情况:

1,信号路径之间的容性串扰。

2,回路电感之间的感性串扰。

那么除了这两种之外(忽略阻性串扰),是否还存在其它串扰的可能呢?

有爱思考的同学就会想一种情况:如果两条传输线AB的“回流路径”相互重叠,传输线之间是否会有串扰呢?如下图所示。

1. 传输线A在传输信号时,回流路径上有同样的电流流过。

此时信号路径A和信号路径B之间并无容性耦合,而回路路径A和回流路径B之间是同一导体,所以也无容性耦合。

2. 传输线A形成的回路电感与传输线B形成的回路电感,它们之间由于间距很小,是很有可能会有较大的感性串扰从传输线A干扰到传输线B的。

串扰的大小取决于在回流路径上的趋肤深度,如果趋肤深度小于回流路径铜皮的厚度,回流路径铜皮将起到较好的屏蔽效果,感性串扰就较小。

3. 是否存在回流路径A产生电流影响到回流路径B呢?就我所分析是不会的,如果相邻信号层之间走线相互垂直,那么就不会有任何串扰。

大家还记得在水塘里扔石头的栗子么?虽然回流路径A上的那个“波”会“荡”过回流路径B,但它就那么“荡”走了,不会影响到传输线B,反之也一样,就是同样的一回事。

但还有一个问题是:传输线A上的能量通过感性和容性耦合到了传输线B上,那部分电流最终到哪里去了?

我们知道任何电流流出去,就必须流回到它原点,不然守恒法则就会被破坏。所以传输线A上的信号耦合(串扰)到传输线B上,最终通过传输线B的回流路径或则其它方式返回到传输线A的源端,形成整个完整闭环回路。那这就会出现另外一个问题,传输线A的整个电流环路就会变大,导致对外辐射增加的风险。

串扰是传输线A与传输线B之间通过耦合电感和耦合电容影响的结果,而传输线本身则是信号路径与回流路径之间耦合电感和耦合电容的影响结果,它们的本质是一样的。

那么有个问题供大家自行思考,信号路径通过耦合电感和耦合电容影响回流路径,其回流与信号电流的方向相反,但是两条传输线之间的串扰却有两个方向:远端耦合串扰和近端耦合串扰。为什么呢?

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