随着电子设备向重量轻、体积小、功能多的方向发展,作为电子设备不可或缺的印刷电路板PCB逐步走向高密度、高速度、多层化。高速度引起频率升高导致高频电磁场耦合,同时时钟信号的上升沿与下降沿变的越来越陡,这将会引起信号在传输过程中出现反射、串扰、延时和地弹等一系列信号完整性问题,从而导致电路误触发或接收数据出错等,小则引起电路板上芯片的损坏,大则导致系统瘫痪带来不可估量的损失,其中由反射与串扰引起的信号完整性问题最为严重。基于此,本论文对高速PCB设计中,造成信号完整性问题的两大因素-反射及串扰进行了深入研究,本论文的结构思路为:首先以高速PCB设计为背景,提出了一种基于有限差分法并利用共形技术求解PCB微带线间分布电容参数的新方法,该方法提高了计算精度,降低了计算量;接着依托该新方法求得的电容参数,并结合互连线的分布参数特性研究了高速PCB设计中的反射与串扰问题;最后结合前面理论分析,针对空间电磁干扰引起高速PCB微带线间的串扰问题,提出了一种基于CARSON互易定理计算空间电磁干扰引起PCB微带线间串扰的新方法,该方法避免了计算复杂的散射场,降低了计算量,提高了计算精度。具体研究内容如下:1.以高速PCB设计为背景,提出了一种基于有限差分法并利用共形技术求解PCB微带线间分布电容参数的新方法,该方法提高了计算精度,降低了计算量,并依托该电容参数求解了微带线的特性阻抗;分析了均匀传输线的分布参数模型,并得到了均匀传输线方程的解;将均匀传输线分布参数模型应用于高速PCB设计中,分析了高速PCB上常用的两种传输线结构,并研究了微带线特性参数的求解;最后结合微带线特性参数的求解过程,研究了带状线模型及其特性参数的求解,为下面分析高速PCB互连线上的串扰问题提供理论基础。2.结合前面提出的新方法深入研究了高速PCB设计中反射与串扰的形成机理;接着对造成信号反射的因素进行了理论研究与仿真,研究了不同的端接阻抗匹配对抑制反射噪声的影响;与此同时对造成互连线间串扰的因素:相邻两条线间的互容与互感、互连线的长度、信号上升时间等进行了逐一分析与仿真,并重点研究了防护布线对串扰噪声的影响;最终分析了抑制反射噪声与串扰噪声的方法,为高速电路设计提供理论支撑。3.结合上面理论分析与仿真,提出了一种基于CARSON互易定理计算空间瞬态干扰引起PCB微带线间串扰的新方法,该方法避免了计算复杂的散射场,降低了计算量,提高了计算精度。本文以电偶极子干扰引起微带线间的串扰为例,建立了电偶极子与微带线的耦合模型,通过CARSON互易定理求得了电偶极子干扰与微带线的耦合源,并用时域有限差分法分五种情况分析了耦合源引起的微带线间的串扰情况,得到了空间瞬态干扰引起微带线间串扰的规律,并结合实际工程研究了仅源端阻抗匹配对串扰的抑制情况,这对实际工程有很大的指导意义。