基于EBG结构的高频电路信号完整性及电磁兼容优化设计研究

发布时间：2020-09-18 20:55

　　 随着高频电路时钟频率的不断增高,同步翻转噪声(Simultaneous switching noise,SSN)已成为高频电路电磁兼容(Electromagnetic compatibility,EMC)设计需解决的关键问题之一。目前已有的研究表明,电磁带隙(Electromagnetic band gap,EBG)结构能够有效地抑制高频电路的SSN问题。因此,本文基于传统共面型EBG结构抑制SSN的原理,从高频电路的EMC设计角度出发,通过改变共面型EBG结构的金属连接线长度,提出了两种新的共面型EBG结构:NS共面型EBG结构和NW共面型EBG结构,在高频电路的公共电源层嵌入所提出的共面型EBG结构,最终实现对高频电路SSN的抑制,从而达到高频电路的EMC优化,保证高频电路的信号完整性(Signal integrity,SI)。本文采用Ansoft HFSS软件,对所提出的NS共面型EBG结构进行建模仿真分析,同时根据仿真模型制作了含有NS共面型EBG结构的高频组件电路。通过软件仿真对比,证明了所设计的NS共面型EBG结构较传统EBG结构具有更好的SSN抑制能力。由仿真结果可知,NS共面型EBG结构的抑制SSN的下限截止频率为280MHz,阻带带宽为4.82GHz;仿真结果说明了NS共面型EBG结构对SSN抑制能力优于传统的共面型EBG结构。通过实际测试证明了应用NS共面型EBG结构的高频电路较电源层连续的传统高频电路SI更好。本文基于NS共面型EBG结构的研究,通过将多个NS叠加来进一步增加共面型EBG结构金属连接线的长度,提出了另一种新的共面型EBG结构——NW共面型EBG结构。通过仿真对比,分析了不同金属连接线的宽度对其抑制SSN能力的影响,同时兼容实际的电路制作工艺,选取了NW共面型EBG结构金属连接线的最优线宽0.2mm。基于HFSS的仿真模型,制作了含有NW共面型EBG的高频组件电路。由实际测试表明了应用NW共面型EBG结构的高频电路具有比NS共面型EBG结构更好的信号完整性。
【学位单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM13;TN03

【参考文献】

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本文编号：2822163