新型二维BS EBG结构：抑制电源同步开关噪声的超宽带解决方案

电源技术中的抑制同步开关噪声是电子工程领域的一个关键挑战，特别是在高速数字系统中。同步开关噪声（SSN）是由于电路中的多个元件在相同时间开关时产生的瞬态电流波动，这些波动导致电源和地平面之间的噪声，严重影响信号的完整性以及设备的电磁兼容性。 本文提出了一种超带宽电磁带隙结构（BS EBG），专门用于解决印刷电路板（PCB）上的SSN问题。BS EBG是一种二维结构，通过设计在正方形金属贴片的四角刻蚀出折线型缝隙来降低贴片的有效电容，并利用折线增加相邻贴片的有效电感。这种设计创新之处在于，它能够构建一个更宽的阻带，从220 MHz延伸至超过20 GHz，覆盖接近20 GHz的带宽，比传统的Z-bridged EBG结构具有更广的抑制频率范围。 相比Z-bridged EBG结构，BS EBG结构在保持相同抑制深度（-30 dB）的情况下，其阻带宽度增加了约15%，并且阻带下限截止频率降低了110 MHz。这意味着BS EBG在高频噪声抑制方面表现更优，能更有效地减少SSN的影响。 去耦电容是传统上用于抑制SSN的一种常见方法，但由于寄生电感的存在，当工作频率上升到600 MHz以上时，去耦电容的效果显著减弱。因此，研究人员开始转向利用电磁带隙结构（EBG）作为替代方案。EBG结构通过创建局部的电磁场禁带，阻止噪声的传播，尤其在高频情况下，能提供更稳定的电源环境。 EBG技术从最初的蘑菇型结构发展至今，已经演变成各种形式，如本文介绍的BS EBG，其优势在于更宽的带宽和更高的抑制效率，使得电源平面和地平面之间的噪声控制更为精确。这一技术的应用不仅有助于提高高速数字电路的性能，还可以增强系统的整体电磁兼容性，减少潜在的干扰问题。 总结来说，本文提出的BS EBG结构为抑制同步开关噪声提供了新的解决方案，特别适用于现代高速、高密度的电子系统，有助于提升电路的稳定性和可靠性。这一研究对于电源管理、信号完整性以及电磁兼容性的优化具有重要的理论和实践价值。