超宽带电磁带隙结构抑制同步开关噪声研究

"抑制同步开关噪声的超带宽电磁带隙结构研究" 在现代电子设备中，随着集成度的提高和工作速度的加快，同步开关噪声（Simultaneous Switching Noise, SSN）成为一个严重的问题。这种噪声主要由高速数字电路中的器件同时开关产生，它会影响信号完整性，并可能导致电磁兼容性问题。为了应对这一挑战，研究人员一直在寻找有效的解决方案。 本文提出了一种新型的二维电磁带隙结构（ Broadband Split-Electromagnetic Bandgap, BS EBG），专门用于抑制印刷电路板（PCB）中电源平面与接地平面间的同步开关噪声。BS EBG结构通过在正方形金属贴片的四角刻蚀折线型缝隙，降低贴片的有效电容，同时利用折线来增加相邻贴片的有效电感。这一创新设计使得单元晶格由折线与含有缝隙的正方形金属贴片桥接构成，形成一个具有超宽带抑制效果的结构。 BS EBG的阻带范围从220 MHz扩展至超过20 GHz，覆盖近20 GHz的带宽，相比传统的Z-bridged EBG结构，其阻带宽度增加了约15%，并且下限截止频率降低了110 MHz。这种改进显著提升了结构对高频噪声的抑制能力，有助于解决传统去耦电容方法在高频段效果不佳的问题，因为去耦电容的寄生电感会在一定频率上引起自谐振，限制了其带宽。 电磁带隙（Electromagnetic Bandgap, EBG）结构在抑制高速电路噪声方面发挥了重要作用，它可以通过阻止电磁波在特定频段内传播，从而创建一个无辐射区域。早期的EBG结构，如蘑菇型EBG，已被共面型EBG结构所替代，后者更适合高频应用。BS EBG结构的出现，进一步拓宽了EBG技术在抑制SSN方面的应用潜力，为高时钟速率、低电压电源系统提供了更优的噪声管理方案。 通过仿真分析，BS EBG结构在-30 dB的抑制深度下展现出优异的性能，这表明它能够有效地减少电源平面和接地平面之间的噪声传播，改善PCB的整体电磁环境。这种新型结构的实现不仅有助于提高电子设备的信号质量，还能降低干扰，提升系统的整体稳定性，对于未来高速数字电路的设计具有重要的理论和实践意义。