[发明专利]一种C型凹槽平面电磁带隙结构

说明书

技术领域

本发明属于高速电路、电磁场与微波技术领域，特别是一种C型凹槽平面电磁带隙（Electromagnetic Bandgap，简称EBG）结构。

背景技术

电源地平面具有寄生电感小，可以屏蔽不同层电路元件，消除层间电磁干扰以及作为高速信号的返回路径等优点，因此电源地平面结构被广泛应用于现代多层高速印刷电路板（Printed Circuit Board, 简称PCB）及封装电路中。然而层间信号切换需要通过金属化过孔进行连接，许多过孔会垂直穿过电源地平面，随着电路工作速率的提高，过孔上瞬态快速变化的电流会引起所谓的同步开关噪声（Simultaneous Switching Noise, 简称SSN），该噪声会加载在电源地平面上，而电源地平面结构类似于一个平行平板腔，同步开关噪声会激发起电源地平面的平行平板腔谐振，导致噪声会在电源地平面的内部传播，形成驻波，影响位于其他位置且对噪声敏感器件的正常工作。这类由同步开关噪声引起电源完整性问题在模数混合电路、封装上系统（System on Package, 简称SoP）等应用中尤为突出。

目前，抑制同步开关噪声的技术措施主要有：去耦电容和电磁带隙结构（Electromagnetic Bandgap，简称EBG）。去耦电容由于其自身存在寄生电感，因此其电容去耦的频率范围有限，一般在数百MHz以内，对GHz频段的同步开关噪声抑制效果不理想。电磁带隙结则是近年来提出的一种新颖的、有效的、易于实现的GHz同步开关噪声隔离技术。典型的两类电磁带隙结构有蘑菇形电磁带隙结构和平面电磁带隙结构。其中蘑菇形电磁带隙结构是三层结构并且需要金属化通孔，这导致加工成本较大；而平面电磁带隙结构仅在电源平面或者地平面上周期刻蚀设计好的平面电磁带隙单元，因此具有制造简单、工艺兼容、加工成本低等优点，得到了国内外学术界和产业界的广泛关注和应用研究。平面电磁带隙结构的研究难点主要集中在噪声抑制阻带的展宽、阻带下截止频率的下移以及应用到封装电路中的小型化技术。目前报道的平面电磁带隙结构周期单元通常是在周期单元中心金属贴片的四边分别设计4个金属细线桥，前后左右单元之间都是通过该金属细线桥相连接的，通过增加周期单元间4个金属细线桥的电感来实现阻带的展宽和阻带下截止频率的下移，然而这往往会造成结构变得比较复杂，设计难度增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的C型凹槽平面电磁带隙结构，由其构成电源地平面，可以实现高速电路中频率范围从数百MHz到数GHz电源噪声的有效抑制，同时其结构设计简单，制造方便，加工成本低廉。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种C型凹槽平面电磁带隙结构，包括若干个周期单元中心金属贴片、若干个刻蚀C型凹槽、若干个金属细方环、若干个金属细线桥、电源层、介质层和接地层；接地板上方为介质层；介质层上方为电源层；C型凹槽平面电磁带隙结构由多个周期单元周期性地紧密排列组成，C型凹槽平面电磁带隙结构的一个周期单元电源层上刻蚀了一个C型的凹槽，C型凹槽的外围围绕一个金属细方环，金属细方环任意一边的中心处通过一个金属细线桥连接到周期单元中心金属贴片上。

每个C型凹槽平面电磁带隙结构的周期单元通过金属细方环相连。

所述介质层的材料为FR4、Roger RT5880或RogerRT/duroid 5870。

本发明与现有技术相比，其显著优点：本发明C型凹槽平面电磁带隙结构的周期单元仅仅是在周期单元中心金属贴片的任意一边上设计了一个金属细线桥，周期单元中心金属贴片通过该金属细线桥和金属细方环相连接，周期单元之间则是通过金属细方环连接在一起的。金属细方环和单一金属细线桥的设计增大了相邻周期单元之间的电感，使得阻带的下截止频率往低频处移动，阻带得到展宽，可以有效抑制同步开关噪声，而且结构设计相当简单，制造方便，加工成本低廉。

附图说明

图1是根据本发明提出的C型凹槽平面电磁带隙结构一个周期单元的俯视图(a)和一个周期单元的设计参数标注图(b)。

图2是根据本发明提出的C型凹槽平面电磁带隙结构电源地平面（3×3单元）俯视图。

图3是根据本发明提出的C型凹槽平面电磁带隙结构电源地平面的侧视图。

图4是根据本发明提出的C型凹槽平面电磁带隙结构电源地平面不同位置端口之间插入损耗的仿真测量结果图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明作进一步详细描述。