串擾分析
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
串擾分析的視頻教程
世界頂尖的電子系統設計網絡研討會系列
系統級輻射及抗擾、串擾分析案例 講師：曾慶豪—Altair 高頻電磁技術工程師 十年以上的電磁領域工程經驗，具備豐富的天線仿真、測試經驗；Altair高頻電磁產品研究及推廣，幫助客戶提升汽車、航空航天、船舶等領域的仿真能力。
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串擾分析的實例教程
圖1：高速差分過孔產生串擾的情況（H>100mil, S=31.5mil ）
差分過孔間串擾的仿真分析
EDA365電子論壇
下面是對一個板厚為3mm，0.8mm BGA扇出過孔pitch為31.5mil，過孔并行距離H=112mil的設計實例進行的仿真。
如圖2所示，我們根據走線將4對差分對定義成8個差分端口。
圖2：串擾仿真端口定義
假設差分端口D1—D4是芯片的接收端，我們通過觀察D5、D7、D8端口對D2端口的遠端串擾來分析相鄰通道的串擾情況。
由圖3所示的結果我們可以看到距離較近的兩個通道，通道間的遠端串擾可以達到-37dB@5GHz和-32dB@10GHz，需要進一步優化設計來減小串擾。
圖3：差分對間的串擾仿真結果
也許讀到這里您會產生疑問：如何判定是差分過孔引起的串擾而不是差分走線引起的串擾呢？
為了說明這個問題，我們將上述的實例分成BGA扇出區域和差分走線兩部分分別進行仿真。仿真結果如圖4所示：
圖4：BGA扇出區域和差分走線串擾仿真結果
從圖4右側的仿真結果可以看出差分走線間的串擾都在-50dB以下，在10GHz頻段下甚至達到了 -60dB以下。而BGA扇出區域的串擾和原來整體仿真的串擾數值比較接近。
展開 能夠顯示一維、二維、三維仿真結果，
包括場值的實時動態顯示、設備近場 / 遠場分布、任意位置和任意方向上場值大小
或自定義的計算結果、輻射方向圖、增益方向圖、載體表面電流以及其它結果信息：
電壓、電流分布、阻抗、功率、S 參數等曲線圖； SMITH 方向圖，對數坐標圖，極化坐標圖、笛卡兒坐標圖等；能夠直接得到工程化的仿真結果，能夠與國軍標進行直接比對的設備串擾、輻射、敏感度和隔離度變化曲線等。能夠評估分析系統間
各種效應，包括串擾、耦合、隔離度、敏感性等。仿真數據結果完全開放，可以直
接進行編輯處理或以文本文件導出，可以直接調用 Matlab 對仿真結果進行分析。利用專用后處理模塊提供根據仿真結果生成 excel 表格、txt 文件或 word 報告等。
串擾分析
串擾分析模塊通過模塊中的 MTL 計算方法，能對整系統線纜線束進行 EMI、
EMS 和串擾分析。能夠分析各種線纜屏蔽層的影響。具有對整系統互連線纜線束的信號傳輸、反射和互聯串擾（近端和遠端串擾）仿真功能，可對任意線纜線束結構的串擾進行頻域與時域分析。
輻射與敏感度分析能夠使用混合集成全波矩量法、傳輸線法、電子電路法計算任意線纜線束接任意設置終端的輻射和敏感度。可以仿真分析系統中互連線纜線束的瞬態和穩態電磁輻射（如線纜中正弦信號、數字信號、調制后的基帶信號、EMP、靜電放電、高強射頻場、其他線纜輻射等）在平臺內部和周圍任意位置上的輻射特性，以及線纜上感應電壓和電流的全波電磁場仿真，平臺任意金屬結構表面電流密度的瞬態和穩態
分布。
非線性端接系統敏感度分析，可直接采用矩量法、電磁場與傳輸線耦合法等進行分析，在保證計算精度前提下大大節省計算時間。輻射與敏感度分析模塊可以實現彈載平臺復雜線纜、電纜束之間的耦合分析；復雜線纜和互連系統、終端設備傳導發射分析；復雜電纜束和設備的信號完整性分析。
展開 下圖顯示了三種情況下串擾波形，無論是近端串擾還是遠端串擾，走線間距從1w增加到3w時，串擾都明顯減小。在此基礎上，走線間插入保護地線，串擾如下圖中Case 3所示，相比Case 2，插入保護地線，不但沒有起到進一步減小串擾的作用，反而增大了串擾噪聲。
這個例子表明，拉開走線間距是最有效的減小串擾的方法。保護地線如果使用不當，可能反而會惡化串擾。因此，在使用保護地線時，需要根據實際情況仔細分析。保護地線要想起到應有的隔離作用，需要再地線上添加很多GND過孔，過孔間距應小于1/10λ，如圖所示。λ為信號中最高頻率成分對應的波長。
內層走線
對于內層走線，如下圖所示：
介電常數為4.5，阻抗為50Ω。考慮到下圖三種情況。攻擊信號為上升時間Tr=200ps的階躍波形，入射信號幅度500mv，耦合長度為2000mil，近端串擾如圖所示，加入了保護地線，近端串擾從3.44mV進一步減小到了0.5mV。信號隔離度提高了16B。
展開 利用Q2D分析互容和互感的變化趨勢及電磁場分布：
2.1、線間距的影響
隨著間距增大，互感和互容變弱，3倍線寬后，變弱趨勢變緩；觀察電磁場分布，離的越近，到達受害線的電力線和磁力線的數目越多，3倍線寬后，明顯到達受害線的電力線和磁力線數目減小。
2.2、增大線寬W能否減小串擾？
從互容和互感的值比較來看，的確增大線寬可以一定程度上減小互容和互感，注意要保持阻抗都為50ohm比較才有意義。
線寬加寬后電場E幅度對比：
明顯線寬加寬后，在攻擊線處的電場幅度要小，類似于平行板電容器，面積越大，對電場的束縛越大，電場越不容易往外傳播；
線寬加寬后磁場H幅度對比：
為什么磁場的幅度變化不大？因為磁場是沿著信號路徑畫圈圈的，加大線寬對信號路徑的回路大小幾乎沒有影響。
特別注意：雖然增大線寬可以減小互容和互感，但是從下面表格數據對比可以看出，互容和互感值變化平緩，即增大線寬可以減輕串擾，然而改善效果有限。
2.3 添加防護布線是否有用？
增加防護布線（短路）可以減小傳輸線間的互容和互感，尤其是線間距越大，效果越好；
添加防護布線后電場分布：
因為電場總是由高電壓向低電壓，由正電荷向負電荷移動，添加防護布線后，有部分電力線會回歸到中間的GND上，到達攻擊線上的電力線就少，串擾自然也就減弱了。
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圖2：串擾仿真端口定義
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工程界常常使用保護地線進行隔離，來抑制信號間的相互干擾。的確，保護地線有時能夠提高信號間的隔離度，但是保護地線并不是總是有效的，有時甚至反而會使干擾更加惡化。使用保護地線必須根據實際情況仔細分析，并認真處理。
保護地線是指在兩個信號線之間插入一根網絡為GND的走線，用于將兩個信號隔離開，地線兩端打
