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An image plane is a layer of copper conductors (or other conductors) that is located inside a printed circuit board (PCB). それは電圧平面であり得る, または、回路または信号ルーティング層に隣接する0 V基準面. 1990年代に, イメージプレーンの概念は広く使われていた, そして今、それは業界標準のための適切な用語です. この記事は定義を説明する, 画像平面の原理と設計.
イメージプレーンの定義
RF電流は、以前定義されたパスまたは他のパスを経た電流源に戻らなければならないつまり、この戻りパスは一種のイメージプレーンである。像面は、元の配線（鏡像）の鏡像であってもよいかまたは近くに位置する他のパス―すなわち、クロストークであってもよい像面は、パワープレーン、グランドプレーンまたは自由空間（自由空間）であってもよい。スペース)。RF送電線は、この伝送線路のインピーダンスが予め定められた経路のインピーダンスより小さい限り、キャパシタンスまたはインダクタンスの形でいかなる伝送線にも連結される。しかし、EMC規格に従うためには、空き領域を戻り経路として回避しなければならない。
片面だが PCB コスト削減, この単純な構造はEMC規格を満たさないかもしれない. ほとんどの2層または4層 PCBsは比較的高い信号完全性を持ち、EMCテストを通過できる. The high-density (multi-layer board) PCB スタックは、イメージプレーンの各ペアのために, これは磁束除去の効果によるものである. 多層基板を使用するときには、周波数が5 MHzを超えるときに決定する簡単な規則がある, または立ち上がり時間は5 nsよりも速いです, 多層板を使用しなければならない.
インダクタンスの定義
トレースおよび銅プレーンの両方は、限られた数のインダクタンスを有する。このようなインダクタンスによって、配線や伝送線路に電圧が印加されると電流の発生が禁止されるので、2本の配線が不平衡コモンモード放射となり、磁束を低減することができない。回路基板構造には、3種類のインダクタンスがある。
.部分インダクタンスワイヤに存在するインダクタンス PCB トレース.
自己インダクタンス：無限に長いセクションに対して、ワイヤーのセクションからのインダクタンス。
共通部分インダクタンス：第1のインダクタンス部が第2のインダクタンス部に及ぼす影響。
静電容量と抵抗に比べてインダクタンスは最も困難である。インダクタンスは閉電流ループの動特性を表す。インダクタンスは、閉ループを通過する磁束と磁束を生じる電流との比である。その式は次の通りである。李j＝ξ＝ij／li、磁歪である。閉ループでは、インダクタンス値はループの形状及び大きさに関係する。PCBを設計するとき、技術者はしばしばトレースのインダクタンスを無視する。インダクタンスは常に閉ループに関係する。閉ループのインダクタンス効果は部分的インダクタンスと共通部分インダクタンス効果によって記述できる。
部分インダクタンス
導体内部の磁束によって生じる導体の内部インダクタンス。閉ループの部分的なインダクタンスの合計は、各セクションの部分的なインダクタンスの和に等しい。そして、各々のセクションのLiは、Count / I、Liに等しい。そして、Iは第iのセクションのループに連結される磁束を表示する。IはI -セクションの電流の量である。そして、Liは部分的インダクタンスである。したがって、異なる回路は、部分的インダクタンスの異なる値を持つことになる。トレースの全インダクタンス値ではなく部分インダクタンス値を懸念している。さらに、部分的インダクタンスを使用して、共通部分インダクタンスを導出することができる。
共通部分インダクタンス
イメージプレーンが磁束を除去することができる主な要因は、「一般的な部分的インダクタンス」からである磁束が除去された後、磁力線を接続することができ、高周波電流に対する最良のリターンパスを見つけることができる。自身のインダクタンスの一部は、特定のループセクションのインダクタンスを指し、他のループセクションとは関係ない。図1は、それ自身の部分的なインダクタンスを示す。トレースループの電流はIであり、LPはトレース部分のそれ自身の部分的インダクタンスである。このトレースが有限の一端から無限大の他端まで広がると仮定してください。
理論的には、それ自身のインダクタンスの一部は隣接するワイヤとは何の関係もないが、実際には、小さな距離を有する隣接するワイヤは互いの部分的インダクタンス値を変化させる。これは、1本のワイヤが他のワイヤと相互作用し、ワイヤの全長にわたる電流分布がもはや均一でないためである。特に、2本のワイヤと半径との距離の比が5：1未満であるとき、この状況はより明白である。
図1 :それ自身のインダクタンスの一部
つのワイヤの間には、一般的な部分的インダクタンスがある。共通部分インダクタンスMPは、並列ルーティングに基づいている。MPは、「第1のワイヤの電流（第2のワイヤを通る遠い場所）」および「第1のワイヤにより生成される電流」によって発生する磁束の比である。図2は共通の部分インダクタンスを示す。その等価回路を図3に示す。
共通部分インダクタンス
図3：2本のワイヤの間の一般的な部分的インダクタンス
ここで、一般的な部分的インダクタンスの概念を用いて、周波数信号のような図3の回路上で信号を送信することを検討する。V 1は信号経路にあり、V 2はRF電流リターンパス上にある。これらの2つの配線が信号経路とその戻り経路を形成すると仮定すると、I 1 = IとI 2 = - Iとなると仮定する。一般的な部分的インダクタンスの存在ではない場合、2つのワイヤは互いに結合することができず、回路は正常に動作せず、閉じたループを形成しない。図3の電圧降下は、次のようになる。
上記の式から、電圧降下を低減する場合には、インダクタンス（MP）の共通部分を大きくする必要があることがわかる。
インダクタンスの共通部分を増加させる最も簡単な方法は、RFリターン電流の経路をできるだけ信号トレースに接近させることである。最良の方法は、信号トレースの近くに無線周波数リターンプレーンを使用することである。それらの間の距離は達成可能な範囲内で可能な限り小さくする必要があります。
インダクタンスの一部は常にワイヤに存在し、デフォルト値と同じである。したがって、特定の共振周波数を有するアンテナと等価である。「一般的な部分的インダクタンス」は「部分的インダクタンス」の効果を減少させることができる。つのワイヤ間の距離を減らすことによって、個々の部品のインダクタンスは減らされることができます。そして、それはEMI互換性基準の要件を満たすことができます。
インダクタンスの共通部分の効果を最大にするために、2つのワイヤの電流は、同じ大きさでなければならず、反対方向にある必要がある。これは、イメージプレーン（または接地線）がとても効果的である理由です。つの平行なワイヤの間には、いくつかの一般的なインダクタンスがあり、これらのインダクタンス値は、2つのワイヤの距離と長さによって変化する（ワイヤの技術仕様を参照）。2本の平行線の距離と長さが最小であれば、その共通部分のインダクタンス値は最大となる。
誘電体材料が電力および接地面を分離するために使用される場合、どのような役割がこの時点で「共通部分インダクタンス」を果たすのか？同様に、2平面間の距離が小さい限り、共通部のインダクタンス値は大きくなる。このとき、パワープレーン上で測定されたRF信号電流はゼロでなければならない。
それは同じ大きさと反対方向のRFリターン電流によって相殺されるので。
また、2つの配線間の共通部分のインダクタンス値を小さくすれば、像面の影響を小さくすることができるが、2面間の静電容量値が大きくなる。
