技術日誌

摘要 (Abstract)

隨著 5G 商用化的完成，全球無線通訊產業正加速邁向 6G 時代。太赫茲 (Terahertz, THz) 頻段（0.1 - 10 THz）因其超寬頻寬特性，被視為 6G 的關鍵技術。然而，太赫茲波段的電磁兼容性挑戰前所未有：材料吸收、空間衰減、天線設計與屏蔽工程均需突破性創新。本文深入分析太赫茲通訊的 EMC 困境與解決方案。

1. 太赫茲頻段的物理特性

太赫茲波長極短（λ = c/f），在 1 THz 時僅為 0.3 mm。這帶來了根本性的設計挑戰：

• 自由空間路損 (Free Space Path Loss)： FSPL = 20 log₁₀(4πd·f/c)，在太赫茲頻段下極為嚴重
• 大氣吸收： 水蒸氣與氧氣在特定頻率產生強烈吸收峰，限制傳輸距離
• 材料色散： 半導體與金屬在太赫茲頻段的介電性質發生劇變

2. 半導體材料與空間衰減的終極對決

太赫茲發射器與接收器的核心瓶頸在於半導體材料的限制。傳統的 GaAs 與 InP 工藝在太赫茲頻段的增益與噪聲指數均不理想。

工藝技術	最高工作頻率 (fmax)	噪聲指數	應用前景
GaAs HEMT	300 GHz	4-6 dB @ 100 GHz	毫米波中繼
InP HEMT	600 GHz	3-5 dB @ 200 GHz	太赫茲前端
GaN HEMT	450 GHz	5-8 dB @ 150 GHz	功率放大
石墨烯晶體管	1+ THz	未定義	實驗階段

空間衰減的克服依賴於兩個方向：(1) 提升發射功率（受限於功率放大器效率），(2) 增加接收天線增益（受限於天線尺寸與指向精度）。

3. 屏蔽工程的新範式

太赫茲屏蔽不能簡單套用微波屏蔽的經驗。在太赫茲頻段，傳統金屬屏蔽的表面粗糙度效應變得主導：

其中 Ra 為表面粗糙度。在太赫茲頻段，微米級的表面缺陷會導致屏蔽效能衰減 10-20 dB。

4. 未來展望

6G 太赫茲通訊的實現需要跨學科突破：新型半導體工藝、超材料屏蔽、相位陣列天線與自適應頻譜管理。波譜之盾正在這些領域進行前沿研究。

摘要 (Abstract)

電動車 (EV) 的高壓直流系統（通常 400V - 800V）產生的電磁干擾 (EMI) 威脅著車內敏感傳感器的正常工作。本文系統分析了 EV 功率電子系統的 EMC 挑戰，並提出了基於多層屏蔽與濾波的綜合解決方案。

1. EV 電源系統的 EMI 源

電動車的主要 EMI 源包括：

• IGBT 開關電源： dI/dt 高達 1000 A/μs，產生寬頻 EMI
• 高壓電機驅動： PWM 調制頻率 4-16 kHz，諧波豐富
• DC-DC 轉換器： 隔離式拓撲產生的共模干擾

2. 敏感負載的抗擾度要求

車內敏感設備包括：ABS 傳感器、轉向角傳感器、溫度傳感器等。這些設備的抗擾度測試標準為 CISPR 25 Class 3（嚴格級）。

3. 多層屏蔽與濾波方案

波譜之盾為 EV 設計的屏蔽方案包括三層：

• 第一層： 功率模塊外殼屏蔽（鋁合金 + 鐵氧體涂層）
• 第二層： 高壓線束屏蔽（銅編織網 + 導電膠帶）
• 第三層： 車體法拉第籠（鋁合金結構件）

同時配合多級濾波器：

• 共模濾波器： 抑制 150 kHz - 1 MHz 的共模干擾
• 差模濾波器： 抑制開關頻率及其諧波
• 浪涌保護器 (SPD)： 防護瞬態過壓

摘要 (Abstract)

在 5G/6G 基站與高速計算系統中，PCB 設計的串擾 (Crosstalk) 問題日益突出。本文深入探討微帶線與帶狀線的物理隔離策略，並提供實用的設計指南。

1. 串擾的物理機制

PCB 上的串擾主要由兩種耦合機制產生：

• 容性耦合： 相鄰導線間的電場耦合，主要影響信號上升沿
• 感性耦合： 相鄰導線間的磁場耦合，主要影響信號下降沿

其中 w 為導線寬度，s 為導線間距。

2. 微帶線 vs 帶狀線

微帶線（單面參考平面）與帶狀線（雙面參考平面）的串擾特性差異顯著：

特性	微帶線	帶狀線
特性阻抗	50-100 Ω	50-100 Ω
容性耦合	高	低
感性耦合	中	中
串擾幅度	5-15%	2-5%
製造難度	低	高

3. 物理隔離策略

策略 1：增加導線間距
導線間距 s ≥ 3w（w 為導線寬度）時，串擾可降低至 5% 以下。

策略 2：插入接地柱 (Via Stitching)
在相鄰信號線之間插入接地孔，間距 ≤ λ/20（λ 為工作波長）。

策略 3：層間隔離
將高速信號線放在帶狀線層，低速信號線放在微帶線層。