CN206506000U

CN206506000U - 一种对ssn具有超带宽抑制能力的新型ebg结构

Info

Publication number: CN206506000U
Application number: CN201720232112.9U
Authority: CN
Inventors: 靳蒙蒙; 胡华清; 孙志敏
Original assignee: Xidian University
Current assignee: Xidian University
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2017-09-19
Anticipated expiration: 2027-03-10

Abstract

本实用新型公开了一种对SSN具有超带宽抑制能力的新型EBG结构，包括传统Meader L‑bridge结构单元、增强型AI‑EBG结构单元、新型嵌入式EBG结构单元，EBG金属电源层的顶部刻蚀有矩形细槽，金属接地板位于介质层的底部，且为底部的表面层上，EBG金属电源层位于介质层的顶部，且为顶部的表面层上，传统Meader L‑bridge结构单元中内嵌设置有增强型AI‑EBG结构结构单元，新型嵌入式EBG结构单元仅在电源平面进行内嵌，地平面则保持完整。本实用新型通过在传统的Meader L‑bridg结构的中心刻蚀四个完全相同且中心对称的矩形细槽，实现了超带宽抑制SSN的设计，具有超带宽抑制能力，且能抑制同步开关噪声，通过内嵌的思想，构建新型EBG结构，增加了抑制带宽，优化了Meader L‑bridgeEBG结构的抑制能力。

Description

一种对SSN具有超带宽抑制能力的新型EBG结构

技术领域

本实用新型涉及一种EBG结构，特别涉及一种对SSN具有超带宽抑制能力的新型EBG结构。

背景技术

众所周知，近年来，随着科技的不断进步，现代高速数字电路也进入了快速的发展，关于同步开关噪声(SSN)的问题也变得越来越突出。让电子系统的工作频率越来越高，边沿速率越来越快，供电电压越来越低，造成电压噪声的容限下降，使得同步开关噪声（SSN，也称为地弹噪声）成为人们关注的重点。因为SSN会造成严重的信号完整性或电源完整性问题，因此在设计电路过程中，为了保证系统的正常工作，对SSN抑制变得极其重要。

虽然EBG结构被广泛应用于同步开关噪声中，然而由于高速电路的快速发展，对电路的设计提出了更高的要求，如小型化、智能化、低噪声等，而相应的EBG结构的研究仍然很薄弱，如超带宽、小型化等方面，如何兼容超带宽和小型化的设计仍然是一个难题。因此设计一款超带宽EBG结构，可以更有效地应用于高速电路中抑制同步开关噪声，提高电路的性能，具有实用价值和应用背景。

为了降低SSN对电路的影响，现有技术中人们提出了一些缓和SSN的传统方法：添加分立旁路电容器，植入嵌入式去耦电容器，板边缘匹配端接，电源平面分割以及电源岛等，这些方法虽然对SSN有了改善，然而由于其抑制带宽太窄不适用于高频噪声并且制作成本太高，并没有被设计者广泛采用而且，由于现有的抑制SSN的结构：Meader L-bridge EBG结构在抑制带宽上较窄，所以抑制能力很差。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种对SSN具有超带宽抑制能力的新型EBG结构。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型一种对SSN具有超带宽抑制能力的新型EBG结构，包括传统Meader L-bridge结构单元、增强型AI-EBG结构单元、新型嵌入式EBG结构单元，EBG金属电源层的顶部刻蚀有矩形细槽，金属接地板位于介质层的底部，且为底部的表面层上，所述EBG金属电源层位于介质层的顶部，且为顶部的表面层上，所述传统Meader L-bridge结构单元中内嵌设置有增强型AI-EBG结构结构单元，所述新型嵌入式EBG结构单元仅在电源平面进行内嵌，地平面则保持完整。

作为本实用新型的一种优选技术方案，介质为介电常数ε _r=4.4，耗散因子为tanδ=0.02的FR4材料。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述介质厚度范围为0.38～0.45mm，铜箔厚度范围为0.03～0.04mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过在传统的Meader L-bridg结构的中心刻蚀四个完全相同且中心对称的矩形细槽，实现了超带宽抑制SSN的设计，具有超带宽抑制能力，且能抑制同步开关噪声，对于现有的Meader L-bridgeBG结构的抑制带宽窄的缺点，本实用新型在此基础上，通过内嵌的思想，构建新型EBG结构，增加了抑制带宽，优化了Meader L-bridgeEBG结构的抑制能力。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的传统Meader L-bridge结构单元示意图；

图3是本实用新型的增强型AI-EBG结构单元示意图；

图4是本实用新型的新型嵌入式EBG结构单元示意图；

图5是本实用新型的新型EBG结构俯视图；

图6是本实用新型的新型EBG结构侧视图；

图中：1、传统Meader L-bridge结构单元；2、增强型AI-EBG结构单元；3、新型嵌入式EBG结构单元；4、EBG金属电源层；5、矩形细槽；6、金属接地板；7、介质层。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1-6所示，本实用新型提供一种对SSN具有超带宽抑制能力的新型EBG结构，包括传统Meader L-bridge结构单元1、增强型AI-EBG结构单元2、新型嵌入式EBG结构单元3，EBG金属电源层4的顶部刻蚀有矩形细槽5，金属接地板6位于介质层7的底部，且为底部的表面层上，EBG金属电源层4位于介质层7的顶部，且为顶部的表面层上，传统Meader L-bridge结构单元1中内嵌设置有增强型AI-EBG结构结构单元2，新型嵌入式EBG结构单元3仅在电源平面进行内嵌，地平面则保持完整。

介质为介电常数ε _r=4.4，耗散因子为tanδ =0.02的FR4材料，符合本实用新型的设计要求。

介质厚度范围为0.38～0.45mm，铜箔厚度范围为0.03～0.04mm，能达到更好的效果。

具体的，如附图2所示，本实用新型提出的新结构是在传统Meader L-bridge结构单元1组成的90mm×90mm周期性MeanderL-bridge结构的基础上，在电源端口所在的单元中心处14mm×14mm区域内嵌入一个增强型AI-EBG结构。

如附图3所示，为增强型AI-EBG结构单元2，该结构是基于传统AI-EBG，通过增加金属连接臂得到的小尺寸增强型EBG结构。

如附图4所示，通过在传统Meader L-bridge结构单元1中内嵌增强型AI-EBG结构单元2所示的小尺寸增强型EBG结构，最终得到了新型的嵌入式EBG（ML-AI EBG）结构。此结构仅在电源平面进行内嵌，地平面则保持完整。

如附图5所示，在验证此结构对SSN抑制能力时，可以共设定5个50的集总同轴端口，其中端口a作为输入端口，端口b、端口c、端口d和端口e作为输出端口，各端口位置均设置在各单元中心。

本实用新型对同步开关噪声的抑制有更好的特性，由于EBG结构具有在一定的带宽范围内禁止电磁波传播的特性，因此对SSN的抑制具有很大的优势。较其他一些传统方法，它具有宽噪声抑制带隙，高抑制能力的特点，在滤波器和天线方面得到广泛的发展该结构在传统Meander L-bridge结构的基础上，通过内嵌增强型AI-EBG结构，调节狭缝宽度和桥连线的结构，提高了传统Meander L-bridge结构的抑制带宽，使得EBG结构有了更好的SSN抑制能力。

也可以通过Anosoft HFSS V13软件对此结构进行电磁仿真，来验证此新结构的电源噪声抑制能力，本实用新型在在抑制深度为-30dB时，新型内嵌EBG结构的噪声抑制效果很好，阻带范围为380Mhz～14GHz，并且覆盖了所有所设置的端口，具有超带宽抑制能力。

通过构造微带线仿真模型，通过观察微带线传输系数S31，该结构形成了超带宽抑制，且具有带隙特性优异的特点，可以应用于高速电路设计中，有效地改善电路各项性能。通过使用Ansoft HFSS软件对该电磁带隙结构进行数据仿真分析，结果表明，此结构具有传统Meader L-bridge结构不具有的超带宽抑制能力。在抑制深度为-30dB时，其抑制范围为0.38～13.9GHz，比传统的Meader L-bridge的抑制带宽增加了将近9.2GHz。最后，通过时域眼图仿真验证了该结构的信号传输特性。

传统的Meader L-bridge EBG结构的阻带频率仅仅覆盖390MHz到4.7GHz的频段，其上截止频率远不及本实用新型所达到的14GHz；从噪声抑制强度上看，在所提出的结构的阻带频率上，传统的Meader L-bridge EBG结构的抑制深度也普遍不及本实用新型的新结构设计。由此得出，新型EBG结构对于SSN的抑制具有良好的特点。

本实用新型设计的这款新型EBG结构，是基于传统Meader L-bridge EBG,在其基础上进行内嵌增强型AI-EBG结构。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种对SSN具有超带宽抑制能力的新型EBG结构，包括传统Meader L-bridge结构单元（1）、增强型AI-EBG结构单元（2）、新型嵌入式EBG结构单元（3），其特征在于，EBG金属电源层（4）的顶部刻蚀有矩形细槽（5），金属接地板（6）位于介质层（7）的底部，且为底部的表面层上，所述EBG金属电源层（4）位于介质层（7）的顶部，且为顶部的表面层上，所述传统Meader L-bridge结构单元（1）中内嵌设置有增强型AI-EBG结构结构单元（2），所述新型嵌入式EBG结构单元（3）仅在电源平面进行内嵌，地平面则保持完整。

2.根据权利要求1所述的一种对SSN具有超带宽抑制能力的新型EBG结构，其特征在于，介质为介电常数ε _r=4.4，耗散因子为tanδ =0.02的FR4材料。

3.根据权利要求2所述的一种对SSN具有超带宽抑制能力的新型EBG结构，其特征在于，所述介质厚度范围为0.38～0.45mm，铜箔厚度范围为0.03～0.04mm。