[發(fā)明專利]具有多周期平面電磁帶隙的電路板

無效

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• 申請日: 2011-07-22
• 公開（公告）號: CN102316670A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設計）人: 來新泉;史凌峰;張穎;肖垣明;畢明路
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H05K1/02
• 分類號: H05K1/02
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發(fā)明屬于電子器件技術領域，涉及平面電磁帶隙結構，可直接應用于在高速電路中的寬頻帶范圍內抑制同步開關噪聲。

背景技術

隨著現(xiàn)代CMOS技術的發(fā)展，尤其是系統(tǒng)時鐘頻率和脈沖邊沿轉換速率的增加，以及電源供給電壓和噪聲容限的減小，如何抑制電源或地平面上的同步開關噪聲，即地彈噪聲，成為了高速電路設計中的一個重大挑戰(zhàn)。在過去的十多年中，研究人員一直在通過各種不同的方法來抑制同步開關噪聲，從而維持一個無噪的電源分配系統(tǒng)，其中，最典型的方法是使用去耦電容。然而當系統(tǒng)工作在高頻時，由于去耦電容的固有導線電感的存在，使得這種方法不再有效。

電磁帶隙結構首先被提出用于在天線應用方面對表面波進行抑制。由于電磁帶隙結構具有在一定帶寬范圍內禁止電磁波傳播的特性，近年來其被廣泛應用于在電源平面上抑制同步開關噪聲。在電磁帶隙結構研究初期，研究者常常采用蘑菇型電磁帶隙結構，然而這種帶有埋孔的多層電磁帶隙結構在傳統(tǒng)的印制電路板PCB制造工藝下，增加了制造的難度和成本。隨著平面電磁帶隙結構的提出，這種具有簡單、平面、低損耗和易加工等優(yōu)點的結構受到了特別的關注。現(xiàn)有的平面電磁帶隙結構具有很多種類，其中較為典型的是I-bridge型和L-bridge型。這些平面電磁帶隙結構的電源層平面往往采用單一周期的單元結構，其帶隙寬度僅取決于相鄰結構單元間橋接連線的等效電感和等效電容，其中I-bridge型和L-bridge型平面電磁帶隙結構的帶寬僅能達到3GHz和4GHz。帶寬上的瓶頸限制了現(xiàn)有平面電磁帶隙結構應用的范圍，使其應用往往局限于窄帶器件和電路。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術的不足，提出一種具有多周期平面電磁帶隙的電路板，以展寬平面電磁帶隙結構的帶寬，滿足當前高速電路信號完整性的要求。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括：

電源平面，用于抑制同步開關噪聲；

地平面，用于為信號提供返回路徑；

介質層，用于對電源平面與地平面進行隔離；

其特征在于：電源平面包括m個邊長d為15mm的小周期平面電磁帶隙單元和n個邊長D＝2d的大周期平面電磁帶隙單元；m個小周期平面電磁帶隙單元位于電源平面的左側以方陣形式排列，n個大周期平面電磁帶隙單元位于電源平面的右側以方陣形式排列；每兩個小周期平面電磁帶隙單元與每個大周期平面電磁帶隙單元之間通過級聯(lián)橋接連線連接，構成多周期電源平面結構。

所述每個小周期平面電磁帶隙單元為正方形，在每邊的中間處引出一條長l₁＝4d/15，寬w₁＝d/15的矩形橋接連線，且在該矩形橋接連線的兩邊各開有長l₂＝d/5，寬w₂＝d/15的矩形槽，以延長矩形橋接連線的長度。

所述每個大周期平面電磁帶隙單元為正方形，在每邊的中間處引出一條長l₃＝2d/3，寬w₃＝d/15的矩形橋接連線，且在該矩形橋接連線的兩邊各開有長l₄＝3d/5，寬w₄＝d/15的矩形槽，以延長矩形橋接連線的長度。

所述每條級聯(lián)橋接連線采用長為L＝16d/15，寬為W＝d/15的矩形連線，該矩形連線將兩個最右端的小周期平面電磁帶隙單元與一個最左端的大周期平面電磁帶隙單元級聯(lián)在一起。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明由于采用級聯(lián)橋接連線將兩種不同周期的平面電磁帶隙單元進行級聯(lián)，使得該電路板在不增加電磁帶隙結構面積的同時，展寬了平面電磁帶隙單元的帶寬，適用于在高速電路寬頻帶下抑制同步開關噪聲。

(2)本發(fā)明由于采用電磁帶隙結構覆蓋整個電源平面，且兩種電磁帶隙結構單元均以方陣形式排列，使得該電路板能夠全向消除電源平面上的同步開關噪聲。

(3)本發(fā)明由于采用矩形橋接連線連接各個電磁帶隙結構單元，保證了各個單元之間簡單直通的連接方式，使得該電路板具有良好的信號完整性，降低了平面電磁帶隙結構對信號傳輸特性的影響。

(4)本發(fā)明由于對平面電磁帶隙單元的矩形橋接連線的兩邊各開有矩形槽，延長了矩形橋接連線的長度，進一步展寬了平面電磁帶隙單元的帶寬。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電路板立體結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的電路板的電源平面結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的平面電磁帶隙單元結構圖；

圖4為本發(fā)明的平面電磁帶隙單元等效電路圖；