[发明专利]一种电磁带隙结构

说明书

技术领域

本发明涉及印刷电路板领域，特别是涉及一种应用于印刷电路板电源平面的电磁带隙结构。

背景技术

     随着对快速边沿速率、高时钟频率和低电压电平高速数字电路需求的日益增加，同步开关噪声已经成为制约现代高速、高性能数字系统应用的主要瓶颈。同步开关噪声不仅降低了数字电路的噪声容限，而且也降低了混合信号系统中模拟电路的性能。当许多有源器件同时开关时，所产生的开关噪声能够引起电源分配系统的波动，导致信号完整性降低和电磁干扰问题。过去，人们广泛讨论同步开关噪声问题，采取不同的方法，诸如电源与地平面间加接分立电容器、应用差分互连电路、选择过孔位置等，以减轻同步开关噪声。

去耦电容器一般用于降低电源平面或者地平面阻抗，从而减小同步开关噪声电压。然而，与电容器有效串联电感相关的电容器自谐振效应限制了这一技术的频率带宽，当频率高于600MHz时，这些电容器会失效。电容器的自谐振频率通常低于几百兆赫兹，而典型的同步开关噪声具有低于6 GHz的低通频谱，因此采用去耦电容器的旁路技术不能解决高频同步开关噪声问题。一种新的解决方法亟待提出。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种应用于印刷电路板电源平面的二维电磁带隙结构，能够有效降低截止频率、提高阻带带宽，其同步开关噪声抑制特性优于传统L形桥接电磁带隙结构，且采用现有常规印刷电路板制造工艺，易于实现，效益高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种电磁带隙结构，该电磁带隙结构单位晶格由折线、缝隙和正方形金属贴片构成。

优选的，所述单位晶格中折线采用桥接。

优选的，所述单位晶格中金属贴片上蚀刻缝隙。

本发明的有益效果是：本发明能够有效降低截止频率、提高阻带带宽，且采用现有常规印刷电路板制造工艺，易于实现，效益高。

附图说明

图1是本发明电磁带隙结构的单位晶格的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明包括一种电磁带隙结构，该电磁带隙结构单位晶格由折线、缝隙和正方形金属贴片构成。单位晶格中折线采用桥接，金属贴片上蚀刻缝隙。实际中将一个3×3矩形单位晶格阵列的电磁带隙结构蚀刻嵌入电源平面，选择的双层印刷板的尺寸为90mm×90mm×0.4mm，衬底介质材料为FR4，其相对介电常数ε_r=4.4，损耗角正切tanδ=0.02。其中，折线桥接和金属贴片上蚀刻缝隙，以增强相邻金属贴片之间的电感。对嵌入3×3电磁带隙单位晶格的印刷电路板电源平面进行仿真测试后表明，与相同参数的传统L形桥接电磁带隙结构比较，抑制深度为-30 dB时，本发明的电磁带隙电源平面的阻带宽度覆盖0.40 GHz到5.1 GHz的范围，相对带宽提高了约16.2％，阻带下限截止频率下200MHz。本发明电磁带隙电源平面的同步开关噪声抑制特性优于L形桥接电源平面和参考电源平面，能够全向抑制电源平面上的同步开关噪声，且具有能够采用标准印刷电路板工艺制作的优势，成本低，效益高。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。