平面谐振简介

bob1kong

看过电磁学的书，硬着头皮看，还是看不透，看到矩阵谐振腔，又跟之前做的平面谐振联系起来。这种联系只是将知识点进行点对点的连接，形成了一点面的概念，实际上感觉还是不全面。
一开始了解平面谐振的概念会和RLC串并联电路谐振混淆，现在一说到谐振频率，就本能地认知为RLC电路，感抗=容抗。

01

任何谐振电磁结构中存储的能量（电&磁）在一段时间内都会在电场和磁场之间周期性振荡，这说明能量在交替变换，在最大值和零值之间。
以版图设计的平面，可以理解为矩形谐振腔为例，能量到达平面边缘，会发生反射。反射回来的能量会和入射能量进行交换，相位相同形成最大值，即波峰，相位相反形成形成零值，即波谷。
有些达到平面边缘的能量没有反射回来，就会形成噪声，产生EMI问题。

02

在实际的版图设计中，有很多电源需要铺设大量的shape来保证电流通过。大面积平面就会形成类似于矩阵平面腔，上下面为PEC，即理想电边界，四周为PMC，即理想磁边界。

长度为4 inch 约等于0.1米，宽度为2.8 inch 约等于0.07米
实际版图设计中，信号打孔转换时，如果它的返回平面也发生了改变，返回电流在返回平面之间的切换，会耦合到腔内，形成谐振耦合。

模式2的情况下，谐振频率为1.5GHz。

说到模式，想到的是TE波和TM波。
TE波：在传播方向上有磁场分量但无电场分量,称为横电波。
TM波：在传播方向上有电场分量而无磁场分量,称为横磁波。

对于给定的谐振腔尺寸（a,b和d）还有电介质参数（介电常数,磁导率），每个模式都可以只在单一频率下存在振荡。本例中，d为介质厚度，相对于其他因素，厚度的变化对其相位的变化，或者能量的影响，可以简化之。

模式（m,n）为（1,0），谐振频率约为2.1GHz。

版图设计中，信号从顶层切换到底层而穿过谐振腔时，返回电流会激发谐振。
尽量不要在不同返回平面之间切换信号，同时在靠近每个信号过孔处利用返回过孔，以抑制谐振。

信号损耗和平面谐振点大体吻合

如何改变&优化谐振，有两个方向：
①改变电源或者地平面的尺寸(大小&面积等)；
②选用高介电常数的材料，可降低谐振频率。
实际版图设计中，电源部分会添加不同容值的去耦电容，这也能降低谐振效应。只不过本例没有做这样的仿真实验。

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