抑制同步開關噪聲的超帶寬電磁帶隙結構的製作方法
2023-05-28 05:42:06
抑制同步開關噪聲的超帶寬電磁帶隙結構的製作方法
【專利摘要】本發明涉及電磁兼容領域，特別是涉及一種抑制同步開關噪聲的超帶寬電磁帶隙結構。本發明採用諧振型EBG結構，其周期單元本身具有諧振效果，在帶隙中形成中起主要作用；諧振型EBG結構相當於一個諧振效應比較強的LC並聯電路。由於EBG單元在諧振狀態下電抗為無窮大，因此，可以防止在諧振頻率附近的電磁波傳播，形成特定頻率帶隙。本發明採用現有常規印刷電路板製造工藝，易於實現，效益高。
【專利說明】抑制同步開關噪聲的超帶寬電磁帶隙結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及電磁兼容領域，特別是涉及一種抑制同步開關噪聲的超帶寬電磁帶隙結構。
【背景技術】
[0002]隨著現代高速數字電路的發展，快速邊沿上升速率，高時鐘速率和低電壓電平等原因使得電源平面與地平面之間的同步開關噪聲問題變得越來越突出。同步開關噪聲是由印刷電路板上的多個有源器件的電流同時開關時，電源平面與地平面之間多種諧振模式造成，而同步開關噪聲又會引起信號完整性與電磁兼容等問題。印刷電路板作為系統內電磁兼容的一環又是非常重要的一環，因此如何消除高速電路中的同步開關噪聲就成了電路設計人員必須解決的難題。為了抑制同步開關噪聲，人們已經提出許多種方法，諸如。其中在電源與地平面之間增加去耦電容器就是最常用的方法，但是當頻率高於600MHz時，去耦電容器中存在寄生電感，寄生電感會與電容器產生自諧振，限制了頻率帶寬，一般地去耦電容器在高於600MHz頻率應用時無效而典型的同步開關噪聲具有低於6GHz的低通頻譜，因此採用去耦電容器的旁路技術不能解決高頻同步開關噪聲問題。一種新的解決方法亟待提出。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種能夠有效降低截止頻率、提高阻帶帶寬，易於實現，效益高的抑制同步開關噪聲的超帶寬電磁帶隙結構。
[0004]實現本發明目的技術方案是:抑制同步開關噪聲的超帶寬電磁帶隙結構，至少包括非導電基板，非導電基板上下面覆有金屬板，金屬板被腐蝕成間隔分布的EBG構造單元；EBG構造單元由非導電基板上下面金屬板腐蝕的金屬塊和金屬條帶枝節構成，非導電基板上面的金屬塊和金屬條帶枝節按正方形分布；金屬塊呈「十」字型，十字金屬塊的右十字邊部向上進行第一彎折，然後，向左與右十字金屬塊頂平線平行前行，距上十字距離gl時，進行向上的第二次彎折；經距離g2後，進行向右的第三次彎折；到第一次彎折的內側時，形成第一次彎折過程；重新上述三次彎折過程；在右十字金屬塊和上十字金屬塊之間進行五次上述的彎折過程；然後進入第六次彎折過程，金屬條帶枝節經過上十字金屬塊頂平線，一直到右十字金屬塊頂平線後，進行第二次和第三彎折；最後金屬條帶枝節進行最後垂直彎折至右十字金屬塊頂平線位置，構成一個角的金屬條帶枝節；四個角的金屬條帶枝節將按正方形環繞金屬塊；非導電基板下面的金屬塊與上面的金屬塊中心重合；下面的金屬塊和向外延伸導體線按正方形分布，下面的金屬塊和向外延伸導體線5構成Z-bridged EBG結構單元，向外延伸導體線啟始點從下正方形體邊沿開始，經一次垂直彎折形成L形；下正方形體邊沿各有一條延伸導體線；延伸導體線將下正方形體正方形環繞。
[0005]所述的間隔分布的EBG構造單元和Z-bridged EBG結構單元為兩個，並排分布。
[0006]所述的間隔分布的EBG構造單元和Z-bridged EBG結構單元為四個，四個分布成2*2正方形。
[0007]本發明與現有的技術相比具有以下優點:
[0008]本發明採用諧振型EBG結構，其周期單元本身具有諧振效果，在帶隙中形成中起主要作用。諧振型EBG結構相當於一個諧振效應比較強的LC並聯電路。由於EBG單元在諧振狀態下電抗為無窮大，因此，可以防止在諧振頻率附近的電磁波傳播，形成特定頻率帶隙。
[0009]本發明採用現有常規印刷電路板製造工藝，易於實現，效益高。
[0010]下面結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護範圍做出更為清楚明確的界定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明實施例EBG構造單元結構示意圖；
[0012]圖2是本發明實施例EBG構造單元結構示意圖；
[0013]圖3是EBG構造單元3為兩個，並排分布示意圖；
[0014]圖4是EBG構造單元3為四個，2X2陣列分布示意圖。
[0015]圖中，1、非導電基板；2、金屬板；3、EBG構造單元；4、正方形；5、四個邊向外延伸導體線；6、Z-bridged EBG結構單元。
【具體實施方式】
[0016]如圖1、圖2所示，抑制同步開關噪聲的超帶寬電磁帶隙結構，至少包括非導電基板1，非導電基板I上下面覆有金屬板2，金屬板2被腐蝕成間隔分布的EBG構造單元3 ；EBG構造單元3由非導電基板I上下面金屬板腐蝕的金屬塊和金屬條帶枝節構成，非導電基板I上面的金屬塊和金屬條帶枝節按正方形4分布；金屬塊呈「十」字型，十字金屬塊的右十字邊部向上進行第一彎折，然後，向左與右十字金屬塊頂平線平行前行，距上十字距離gl時，進行向上的第二次彎折；經距離g2後，進行向右的第三次彎折；到第一次彎折的內側時，形成第一次彎折過程；重新上述三次彎折過程；在右十字金屬塊和上十字金屬塊之間進行五次上述的彎折過程；然後進入第六次彎折過程，金屬條帶枝節經過上十字金屬塊頂平線，一直到右十字金屬塊頂平線後，進行第二次和第三彎折；最後金屬條帶枝節進行最後垂直彎折至右十字金屬塊頂平線位置，構成一個角的金屬條帶枝節；四個角的金屬條帶枝節將按正方形環繞金屬塊；非導電基板I下面的金屬塊與上面的金屬塊中心重合；下面的金屬塊和向外延伸導體線5按正方形分布,下面的金屬塊和向外延伸導體線5構成Z-bridged EBG結構單元6，向外延伸導體線啟始點從下正方形體邊沿開始，經一次垂直彎折形成L形；下正方形體邊沿各有一條延伸導體線；延伸導體線將下正方形體正方形環繞。
[0017]間隔分布的EBG構造單元3和z-bridged EBG結構單元6為兩個，並排分布。
[0018]如圖4所示，間隔分布的EBG構造單元3和Z-bridged EBG結構單元6為四個，四個分布成2*2正方形。
[0019]現代高速數字電路的同步開關噪聲範圍從10MHz到20GHz，為了有效地消除這種寬帶噪聲，人們已經嘗試了很多方法來擴展EBG結構的帶寬。由於大多數的SSN在低頻帶產生，因此，如何降低阻帶的下限截止頻率，同時保持較寬的阻帶的帶寬是本發明的設計目標。諧振型EBG結構其周期單元本身具有諧振效果，在帶隙中形成中起主要作用。諧振型EBG結構相當於一個諧振效應比較強的LC並聯電路。由於EBG單元在諧振狀態下電抗為無窮大，因此，可以防止在諧振頻率附近的電磁波傳播，形成特定頻率帶隙。帶隙的中心頻率和相對帶寬近似地由表面單元的等效電容C和等效電感L決定。
[。。2。](I)
?Tr.Aw I IL
[0021]BW = — = —J-
W0 η V C(2)
[0022]為了減少帶隙的中心頻率，如(I)所示，我們可以增加單元結構的電感值和電容值。由(2)我們可以知道，帶寬是電容的值的平方根成反比。因此，基於以上的考慮，增加的單元的等效電感值，可以有效地降低帶隙的中心頻率，並提高其阻帶的帶寬。
[0023]本發明所提出的BSEBG結構設計是正方形貼片四角蝕刻折線型縫隙，並且相鄰的單元之間通過折線形枝節連結。
[0024]本發明EBG構造單元如圖1所示，相應的參數al = 30mm, a2 = 16mm,金屬條帶枝節長度 11 = 27.4mm, 12 = 7.4mm, 13 = 7.8mm,縫隙寬度 gl = g2 = 0.2mm。圖 2 所不為Z-bridged EBG結構單元。圖3表示相鄰的BSEBG單元構造。當電流從左側單元中心流到右側相鄰單元的中心，將流過相鄰單元之間的金屬條帶枝節。因此，金屬條帶枝節有效長度越長，EBG結構的實際電感值越大。與傳統的Z-bridged EBG結構的電流流經路徑相比，本發明的BSEBG結構金屬條帶枝節長度更長，而且對電源平面的損壞更小。因此，相對於Z-bridged EBG結構，本發明的BSEBG結構具有較低的中心頻率和更寬的帶隙。
[0025]本實施例沒有詳細敘述的部件和結構屬本行業的公知部件和常用結構或常用手段，這裡不一一敘述。
【權利要求】
1.抑制同步開關噪聲的超帶寬電磁帶隙結構，其特徵是:至少包括非導電基板(1)，非導電基板(I)上下面覆有金屬板(2)，金屬板(2)被腐蝕成間隔分布的EBG構造單元(3)；EBG構造單元(3)由非導電基板(I)上下面金屬板腐蝕的金屬塊和金屬條帶枝節構成，非導電基板(I)上面的金屬塊和金屬條帶枝節按正方形分布；金屬塊呈「十」字型，十字金屬塊的右十字邊部向上進行第一彎折，然後，向左與右十字金屬塊頂平線平行前行，距上十字距離gl時，進行向上的第二次彎折；經距離g2後，進行向右的第三次彎折；到第一次彎折的內側時，形成第一次彎折過程；重新上述三次彎折過程；在右十字金屬塊和上十字金屬塊之間進行五次上述的彎折過程；然後進入第六次彎折過程，金屬條帶枝節經過上十字金屬塊頂平線，一直到右十字金屬塊頂平線後，進行第二次和第三彎折；最後金屬條帶枝節進行最後垂直彎折至右十字金屬塊頂平線位置，構成一個角的金屬條帶枝節；四個角的金屬條帶枝節將按正方形環繞金屬塊；非導電基板(I)下面的金屬塊與上面的金屬塊中心重合；下面的金屬塊和向外延伸導體線(5)按正方形分布，下面的金屬塊和向外延伸導體線(5)構成Z-bridged EBG結構單元(6),向外延伸導體線啟始點從下正方形體邊沿開始,經一次垂直彎折形成L形；下正方形體邊沿各有一條延伸導體線；延伸導體線將下正方形體正方形環繞。
2.根據權利要求1所述的抑制同步開關噪聲的超帶寬電磁帶隙結構，其特徵是:所述的間隔分布的EBG構造單元(3)和Z-bridged EBG結構單元(6)為兩個，並排分布。
3.根據權利要求1所述的抑制同步開關噪聲的超帶寬電磁帶隙結構，其特徵是:所述的間隔分布的EBG構造單元(3)和Z-bridged EBG結構單元(6)為四個，四個分布成2*2正方形。
【文檔編號】H05K1/02GK104168710SQ201410428545
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月27日 優先權日:2014年8月27日
【發明者】路宏敏, 王向榮, 梁博 申請人:西安電子科技大學