EBG结构在PDS设计中的应用研究

提出了一种利用电磁带隙(Ectromagnetic Band Gap,EBG)结构来有效抑制同步开关噪声(SSN)的方法,并应用到具体电路设计中来减小同步开关噪声.仿真结果表明,利用EBG结构来抑制同步开关噪声,可获得比传统电源分配系统设计中单纯加去耦电容更好的效果.     

一种抑制同步开关噪声的新型S桥电磁带隙结构

为了解决印制电路板中由同步开关噪声(simultaneous switching noise,SSN)引起的高速电路信号完整性问题,通过把传统S桥相邻单元电磁带隙结构连接线的直线改为折线并采用多缝隙的单元结构,设计了一种新型S桥电磁带隙结构(electromagnetic band gap,EBG)。利用Ansoft HFSS软件对该EBG结构进行了数据仿真,并进行了电路实物的加工与测试,仿真结果与实测结果良好吻合。在抑制深度为-30 d B时,其阻带范围为0.2~9.8 GHz,相对阻带宽度为192%,与传统S桥EBG结构相比阻带宽度增加了2.8 GHz,可以更好地抑制同步开关噪声。     

一种抑制同步开关噪声的新型蜂窝状电磁带隙结构

为了解决印刷电路板(printed circuit board,PCB)上高速电路中由于同步开关噪声(simultaneous switching noise,SSN)所引起的信号完整性问题,设计了一种新型蜂窝状电磁带隙结构(cellular electromagnetic band gap structure,CE-EBG),把传统的四边形周期单元改进为六边形,抑制同步开关噪声。利用HFSS软件对CE-EBG进行了建模和阻带特性的仿真。仿真结果表明,当抑制深度为-30 d B时,抑制带宽为3.75 GHz,相对带宽为132%,其中上限截止频率为4.7 GHz,下限截止频率为0.95 GHz。和传统的四边形EBG结构相比,其相对带宽增加了15%。在仿真基础上采用PCB工艺制作了CE-EBG结构实物,实测结果与仿真结果良好吻合。     

一种超宽阻带共面混合桥电磁带隙新结构

为改善共面EBG（Electromagnetic Band Gap）结构的SSN（Simultaneous Switching Noise）抑制性能, 通过在EBG结构单元设计中使用组合单元法, 提出一种适用于高速电路SSN抑制的共面混合桥电磁带隙（HB-EBG：Hybrid Bridges EBG）结构。实测结果表明, 在抑制深度为-40 dB时, HB-EBG结构阻带范围为225 MHz~15 GHz。与LBS（L-shaped Bridgesand Slits）EBG结构相比, 在保持高频段SSN抑制性能的同时, 阻带下限截止频率由432 MHz降至225MHz, 有效降低了带隙中心频率。信号传输特性的研究结果表明, 当采用局部拓扑并选择合适的走线策略时, 该结构在保持良好的SSN抑制性能的同时, 能实现较好的信号完整性。     

超宽带抑制同步开关噪声的新型电磁带隙结构

为抑制现代高速电路中的同步开关噪声,给出了一种新型电磁带隙结构,可超宽带抑制同步开关噪声.利用软件对新型电磁带隙结构的阻带特性及信号完整性进行仿真分析.结果表明,与相同参数的Z型桥电磁带隙结构相比,当抑制深度为- 30 dB时,新型电磁带隙结构的同步开关噪声抑制带宽为130 MHz～10.45 GHz,相对带宽增加了5...     

新型紧凑电磁带隙结构在微波合路器中的应用

讨论了一种新型微带线电磁带隙(Electromagnetic Band-Gap,EBG)结构.该结构具有良好的阻带特性和极小的通带波纹.与通常的EBG结构相比,该结构具有小型化和结构紧凑的特点.应用该电磁带隙结构设计了一个微波合路器,包括两个EBG结构带阻滤波器和一个T型分支线,可以将两路频率不同的微波信号进行功率合成.微波合路器计算仿真和实验测量结果吻合很好.这种EBG结构在中小功率微波系统中具有良好的应用价值.     

抑制同步开关噪声的新颖电磁带隙结构

为了抑制印刷电路板的同步开关噪声(SSN),提出了一种新型二维电磁带隙结构.基于金属折线增强相邻单位晶格间的电感,采用折线与含有缝隙的正方形金属贴片桥接构建单位晶格,实现新型电磁带隙结构设计.应用HFSS软件仿真分析电磁带隙结构,结果表明:与相同参数的L形桥接电磁带隙结构比较,抑制深度为-30 dB时,阻带带宽为0.45～5.3 GHz,相对带宽提高了约15％,阻带下限截止频率下降了150 MHz.测量结果与仿真结果吻合,能够全向抑制电源平面上的SSN,同时采用差分线对传输信号时,对信号完整性造成的影响较小.     

高速互连设计中串扰噪声的抑制策略研究

在高速互连设计中,信号完整性问题越来越突出,愈来愈严重的信号噪声已经成为不可避免的问题。分析了串扰仿真模型的优化方法,重点研究了耦合长度与饱和长度比例对近端串扰的影响、开关信号上升时间对远端串扰的影响和紧耦合微带线串扰模型的端接控制。运用信号完整性分析软件Hyperlynx建立仿真模型,对影响串扰的各种因素进行仿真分析,并总结其抑制和改善的方法,最后提出高速互连设计中减小串扰噪声的策略。     

新型折线形共面EBG电源层结构的噪声抑制特性验证与分析

提出一种新型折线形共面EBG电源层结构,进行了SSN抑制特性仿真分析和实际应用测试.保持金属连接线缝隙宽度为0.2 mm不变,设计宽度分别为0.1,0.2,0.3,0.4 mm的4种共面EBG电源层结构.仿真结果可以得出,金属连接线宽度为0.2 mm的共面EBG电源层结构中心截止频率最低,相对阻带带宽较高,相对特性最优.将金属连接线宽度为0.2 mm的共面EBG电源层结构基于印刷电路板工艺制成PCB电路板.通过矢量网络分析仪进行了实际测试,得出的抑制特性参数曲线与仿真曲线走势基本一致,验证了该设计的有效性.      

高速芯片封装结构的同步开关噪声分析及抑制

基于IBIS模型,提出了一种新颖、简单地估算高速芯片封装结构同步开关噪声（SSN）的方法,通过与电路模拟方法的比较,表明了该方法的有效性,基于对多种抑制封装结构SSN措施的分析与讨论,给出了低SSN的高速封装结构设计原则。     

具有谐波抑制功能微带线EBG功分器的研究

在对一种微带线电磁带隙(EBG)结构的集总等效电路模型及其传输特性进行研究的基础上,采用奇偶模分析方法将EBG结构分解成两个可以独立设计的简单电路,推导了采用EBG结构实现具有谐波抑制功能的Wilkinson功分器闭环设计公式,因此该文的设计方法简便有效.最后设计并研制了一个工作频率为2.4 GHz的功分器.该功分器在通带内的最大插损小于0.25 dB,回波损耗和隔离度均优于20 dB,3次谐波的抑制衰减大于25 dB,可应用于功率合成器、混频器等微波电路中.     

小波纹PBG微带线

提出了一种新型的50-ΩPBG结构微带线.该PBG结构的制作是周期地改变金属导带的宽度,此种PBG结构的阻带宽且深,同时通带的波纹较小,与在金属导带或金属接地板上刻蚀周期性方孔的PBG微带线相比,该新型PBG结构的S参数特性较好.这种新型PBG结构的仿真结果得到了实验的证实.     

一种用于高速差分线的宽带共模噪声滤波器

提出了一种用于高速差分线的新型宽带共模噪声滤波器,通过在差分信号线的参考地平面上刻蚀共面波导形式的1/4波长谐振器进行实现.建立了该结构的等效电路模型,分析结果与全波电磁仿真以及实验测量结果一致.结果表明,滤波器在3.96~8.26GHz频率范围内实现了20dB的共模噪声抑制,同时保证良好的差分信号传输特性.与已有设计相比,在尺寸、成本和性能上具有综合优势.     

基于FDTD的CSRR微带线特性分析

借助时域有限差分法(FDTD)并结合完全匹配层(PML)对互补金属开口谐振环(CSRR)微带线进行电磁仿真,并通过所得到的CSRR微带线的S参数曲线,分析其慢波特性.仿真结果与HFSS结果吻合良好,从而验证了该分析方法的有效性和计算的准确性.最后,详细讨论CSRR结构参数改变对微带线带阻特性的影响,分析结果在工程设计上具有一定的借鉴和指导意义.     

一种用于瓦片式T/R组件的垂直互连方式

在瓦片式T/R组件中,射频信号从内部腔体到外部辐射单元的垂直传输对于组件整体性能有着重要影响。为实现有效的垂直互连,提出了一种组件腔体内微带线经由偏置带状线、拟同轴过孔、锡球、盖板过孔与mini-SMP接头互连至辐射单元的方法。应用HFSS电磁场仿真软件对其进行了仿真优化,确定关键结构参数。采用所述互连方式加工了低温共烧陶瓷(LTCC)封装的瓦片式发射/接收(T/R)组件,测试结果表明该结构能够实现良好的垂直互连。     

曲面EBG结构表面波带隙特性研究

研究了3种典型EBG结构在曲面上表面波带隙特性,利用悬置微带线法,分析了曲面EBG结构带隙特性与其结构参数及曲率的关系。结果表明,曲率对表面波带隙的影响不是太明显,只是带隙中心频率有稍微的下降,介电常数与介质厚度对带隙影响规律与平面上一致。这一结论对在圆柱共形天线上应用高阻表面结构有一定的指导意义。     

基于FDTD的CSRR微带线特性分析

借助时域有限差分法(FDTD)并结合完全匹配层(PML)对互补金属开口谐振环(CSRR)微带线进行了电磁仿真,并通过所得到的CSRR微带线的S参数曲线,分析了其慢波特性。仿真结果与HFSS结果吻合良好,从而验证了该分析方法的有效性和计算的准确性。最后,详细讨论了CSRR结构参数改变对微带线带阻特性的影响,分析结果在工程设计上具有一定的借鉴和指导意义。     

不完整地参考面对高速互连耦合及串扰的影响分析

为了研究非理想返回路径对耦合/串扰等信号完整性问题的影响,主要基于实验测试,并结合理论分析就不完整地参考面对高速互连线间耦合及具有共同返回路径的高速互连线间串扰的影响进行了理论和实验研究.实验结果表明:不完整地参考面的槽缝对微带线间耦合的影响至少增加了15dB;而在槽缝中设置旁路电容之后,线间耦合至少改善了15 dB以上;不完整地参考面的槽缝使微带线间的串扰最多时增加了30 dB.因此高速互连线要获得良好的信号品质,保持传输线特性阻抗的连续性(保持互连线下方的参考面连续),尽量缩短地参考面电流返回路径,避免共同的信号返回路径是关键.由此总结出降低不完整地参考面高速互连线间耦合及串扰的设计规则.     

基于多孔EBG结构的阶梯型微带天线设计

利用复合左/右手传输线理论(CRLHTL)和零阶谐振器理论(ZOR)对多孔型的电磁带隙结构(electromagnetic band-gap,EBG)的带隙特性作了分析研究.同时,利用电磁仿真软件HFSS对多孔型EBG结构单元和加载多孔型EBG结构的阶梯型微带天线进行了仿真分析,结果表明:通过选择合适的多孔EBG结构表面参数,可实现电磁特性的可控性.将多孔型EBG结构加载在阶梯型微带天线设计中,不仅能利用其带隙结构的特性改善天线的辐射特性,制约表面波的传播,提高天线的带宽和增益,而且能使天线结构更加紧凑,有利于实现集成化和小型化.这为含有多层多孔型EBG结构阶梯型微带天线设计提供了理论基础,具有一定的工程实际参考价值.     

应用DGS设计低通滤波器

地面缺陷结构(DGS)是通过在微带线的接地面上蚀刻出缺陷图形而形成的微波结构,它具有带阻效应和慢波特性,从而能有效抑制高次谐波,进而改善滤波器的特性,提高接收机的灵敏度.在分析DGS等效电路及其频率特性的基础上,通过比较仿真加载微带线DGS前后的低通滤波器性能的变化,验证DGS优良的阻带效应.HFSS仿真结果证明,该滤波器在满足带内插损要求的前提下,能够将二次谐波抑制在70 dB以上,故而该结构具有广泛的应用前景.最后将所设计的滤波器进行实物加工,测试曲线与仿真结果吻合良好.