目录

1. 镜像面概念

2. 镜像面示意

3. 镜像面工作原理

4. 总结

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PCB设计中涉及到高频信号处理时经常会听到一个叫做镜像面的概念。镜像面究竟是哪个面？和我们平时所说的地平面和电源平面有什么区别？

1. 镜像面概念

镜像面是指高频信号在完整平面上的垂直镜像信号回路，这个完整平面可以是接地平面、电源平面、铜薄板或隔离层。因此这个镜像面是针对高频信号而言，那么多高频率的信号才考虑镜像面呢？有相关资料提到时钟频率超过 5MHz， 或上升时间小于 5ns 时，需要使用多层板设计。这个仅供参考，实际还是需要结合产品成本综合考虑。从概念上来看，镜像面只适用于双面板及以上的多层板，而单面板不存在镜像面。这也是为什么单面板的EMI问题比较难处理的原因之一。那单面板的高频信号包地处理与镜像面设计谁的效果更好呢？亦或谁提供的返回阻抗最小呢？

2. 镜像面示意

在PCB板上的任何信号，不仅要考虑信号电流的流经线路，还要考虑信号的返回路径 ，特别是高频信号。因为高频信号的返回路径与低频信号有所差别，前者是寻找最低阻抗路径，也说是最低电感路径；后者是寻找最低电阻路径。对于高频信号电流返回路径最好的控制方法便是用传导电路控制，在PCB板上给高频信号电流提供一个最小的阻抗路径，若PCB板上没有合适的路径，那自由空间便将成为高频信号的返回路径。这也形成高频信号对空间辐射，产生电磁干扰。

以下是低频直流信号与高频信号在PCB板上的信号返回路径示意。图中红色虚线表示信号电流流经线路，白色虚线表示信号的返回线路，绿色表示地平面。第一幅图表示低频直流信号，可以看到在整个地平面都有电流返回线路，而第二幅图表示的高频信号只有在其信号的垂直正下方才有电路返回线路。这主要因为高频信号的趋肤效应和介电层厚度的原因。

最经典的一个破坏地平面完整性的一个示意图如下，在PCB地平面打一排紧密的过孔，此时高频信号的返回路径会绕过这一排紧密的过孔，而增加信号环路面积，加大对外的电磁干扰。

3. 镜像面工作原理

镜像面的工作与PCB中的电感有关，在PCB中存在3种不同的电感：局部电感、局部自感和局部互感。镜像面便是如何设计将这3种电感设计的最小化。

局部电感就是在线路或PCB走线中的电感。这是种寄生电感，也称为分布电感。在PCB板上只要是可传导的材质都有局部电感。

局部自感是指导体由于磁通量在存在而产生的相对于无限远的电感。

局部互感是一段走线与另一段走线之间的电感，或两个导体之间存在的局部电感。

4. 总结

镜像面在PCB中通常就是电源层或地层，它是高频信号在电源层或地层的镜像返回路径。因此完整地平面或电源平面可以给高频信号提供一个完整的镜像面是关键，这也将对EMI抑制效果起很好的作用。在PCB板设计时，针对高频信号，尽量优先在其镜像面（电源平面或地平面）保证一个完整平面。

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