高速 PCB 设计的电源平面和接地平面通常必须满足各种要求。

在直流和低频下，这些平面必须向集成电路 (IC) 的电源端子提供稳定的基准电压（例如 V_CC 和接地）。

在高频下，参考平面，尤其是接地平面，有多种用途。对于受控阻抗传输系统的设计，接地平面必须提供与相邻信号层的信号布线的强电耦合。

考虑一个承载交流电的导体，该导体具有与其相关联的电场和磁场，如图图 4-6 所示。如果电耦合很松散或没有电耦合，那么电流产生的横向电磁 (TEM) 波会自由地辐射到外部环境中，从而造成严重的电磁干扰 (EMI)。

图 4-6 通过导体之间的紧密电耦合来降低场弥散

现在想象一下另一个靠近的导体，该导体承载着振幅相同但极性相反的电流。在这种情况下，导体的相反磁场抵消，而其电场紧密耦合。这两个导体的 TEM 波现在被剥夺了磁场，因此无法辐射到环境中。只有更小的弥散场才可能耦合到外部，从而显著降低 EMI。

图 4-7 所示为在接地平面和紧密耦合的信号布线之间发生的相同效应。高频电流会沿着电感最小的路径（而非阻抗最小的路径）流动。电感最小的返回路径位于信号布线的正下方，因此返回信号电流倾向于沿该路径流动。返回电流的受限流动在接地平面中生成了一个高电流密度区域，该区域位于信号布线的正下方。此时该接地平面区域充当单根返回布线，能够消除磁场，同时提供与上方信号布线的紧密电耦合。

图 4-7 充当单根返回布线的接地平面

若要为返回电流提供连续的低阻抗路径，参考平面（电源平面和接地平面）必须由实心铜板制成，并且没有空隙和裂缝。对于参考平面，过孔的间隙部分不应干扰返回电流的路径，这一点很重要。在有障碍物的情况下，返回电流会绕过该障碍物。不过，这样一来，该电流的电磁场很可能会干扰其他信号布线的场，从而导致串扰。此外，该障碍物会对越过其布线的阻抗产生不利影响，从而导致不连续性并使 EMI 增加。

图 4-8 实心接地平面与开槽接地平面中的返回电流路径