本發(fā)明屬于電磁兼容技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種折線形增強相鄰電感的共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著高速印刷電路板的設(shè)計要求的不斷提高，保持印刷電路板的信號完整性已經(jīng)成為高速印刷電路板設(shè)計必須要考慮的因素。高速印刷電路板的信號不完整性問題是由于板卡的電源層與地層之間產(chǎn)生的同步翻轉(zhuǎn)噪聲造成的。隨著數(shù)字電路傳輸速度的增加，輸出翻轉(zhuǎn)時間不斷減少。較短的翻轉(zhuǎn)時間會使高速印刷電路板的電源層產(chǎn)生更高的輸出端瞬態(tài)電流，從而造成電源層與地層之間更高的電壓差，這一電壓差使地層產(chǎn)生了一個瞬間的低壓信號，結(jié)果造成電源層與地層之間產(chǎn)生了同步翻轉(zhuǎn)噪聲，同步翻轉(zhuǎn)噪聲不僅會影響集成電路中的信號傳輸，還會降低數(shù)字電路的噪聲容限。之前的研究者并沒有找到一種抑制同步翻轉(zhuǎn)噪聲的有效方法，直到近幾年，研究者們才開始通過電磁帶隙結(jié)構(gòu)來抑止同步翻轉(zhuǎn)噪聲的研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能有效降低截止頻率、提高阻帶帶寬，易于實現(xiàn)，效益高的折線形增強相鄰電感的共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供的折線形增強相鄰電感的共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)包括非導電基板、金屬板和多個電磁帶隙單元；其中非導電基板為長方形、l字形和正方形板；金屬板覆在非導電基板的下表面；多個電磁帶隙單元覆在非導電基板的上表面，是經(jīng)過圖形化而形成的連續(xù)排布的多個金屬體；每個電磁帶隙單元是由方形中央金屬體和位于中央金屬體外側(cè)同一平面內(nèi)且呈口字形的第一至第四導體線構(gòu)成；其中第一導體線是從中央金屬體的左邊線中點位置圍繞中央金屬體四條邊順時針延伸數(shù)十圈而形成的；第二導體線是從中央金屬體的上邊線中點位置圍繞中央金屬體的四條邊順時針延伸數(shù)十圈而形成的；第三導體線是從中央金屬體的右邊線中點位置圍繞中央金屬體的四條邊順時針延伸數(shù)十圈而形成的；第四導體線是從中央金屬體的下邊線中點位置圍繞口字形中央金屬體的四條邊順時針延伸數(shù)十圈而形成的。

所述的電磁帶隙單元的厚度為0.4mm。

所述的電磁帶隙單元的數(shù)量為兩個時，并排分布在長方形非導電基板上。

所述的電磁帶隙單元的數(shù)量為三個時，以l形分布在l字形非導電基板上。

所述的電磁帶隙單元的數(shù)量為九個時，以3×3個正方形的方式分布在正方形非導電基板上。

本發(fā)明提供的折線形增強相鄰電感的共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明采用諧振型電磁帶隙結(jié)構(gòu)原理，其單位晶格之間相當于形成一個諧振效應比較強的lc并聯(lián)電路。這種結(jié)構(gòu)有更寬的相對帶寬和更低的截止頻率，基本覆蓋同步翻轉(zhuǎn)噪聲的噪聲頻帶，可以全向抑制位于電源平面和地平面之間的同步反轉(zhuǎn)噪聲。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1提供的折線形增強相鄰電感的共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例2提供的折線形增強相鄰電感的共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例3提供的折線形增強相鄰電感的共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明提供的折線形增強相鄰電感的共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)中電磁帶隙單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是nw型共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)與參考電源平面結(jié)構(gòu)(完整電源層結(jié)構(gòu))的s21參數(shù)對比；

圖6是nw型共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)與l-bridge型共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)的s21參數(shù)對比；

圖7是nw型共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)的s21、s31參數(shù)對比；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明，使本領(lǐng)域技術(shù)人員更容易理解本發(fā)明的特征與創(chuàng)新之處，從而更清晰地界定本發(fā)明的保護范圍。

實施例1：

如圖1、圖4所示，本實施例提供的折線形增強相鄰電感的共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)包括非導電基板1、金屬板2和兩個電磁帶隙單元3；其中非導電基板1為長方形板；金屬板2覆在非導電基板1的下表面；兩個電磁帶隙單元3并排覆在長方形非導電基板1的上表面，是經(jīng)過圖形化而形成的連續(xù)排布的兩個金屬體；每個電磁帶隙單元3是由方形中央金屬體4和位于中央金屬體4外側(cè)同一平面內(nèi)且呈口字形的第一至第四導體線5，6，7，8構(gòu)成；其中第一導體線5是從中央金屬體4的左邊線中點位置圍繞中央金屬體4四條邊順時針延伸28—30圈而形成的；第二導體線6是從中央金屬體4的上邊線中點位置圍繞中央金屬體4的四條邊順時針延伸28—30圈而形成的；第三導體線7是從中央金屬體4的右邊線中點位置圍繞中央金屬體4的四條邊順時針延伸28—30圈而形成的；第四導體線8是從中央金屬體4的下邊線中點位置圍繞口字形中央金屬體4的四條邊順時針延伸28—30圈而形成的。電磁帶隙單元3的厚度為0.4mm。

實施例2：

如圖2、圖4所示，本實施例提供的折線形增強相鄰電感的共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)包括非導電基板1、金屬板2和三個電磁帶隙單元3；其中非導電基板1為l字形板；三個電磁帶隙單元3以l形覆在l字形非導電基板1的上表面；其余結(jié)構(gòu)同實施例1，因此這里不再重述。

實施例3：

如圖3、圖4所示，本實施例提供的折線形增強相鄰電感的共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)包括非導電基板1、金屬板2和九個電磁帶隙單元3；其中非導電基板1為正方形板；九個電磁帶隙單元3以3×3個正方形的方式覆在正方形非導電基板1的上表面。

下面通過仿真，測試本發(fā)明提供的折線形增強相鄰電感的共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)應用于電源平面時對同步翻轉(zhuǎn)噪聲的抑制效果，具體步驟如下：

(1)將尺寸為30mm×30mm的電磁帶隙單元3以3×3的排布方式建模，建立一種尺寸為90mm×90mm×0.4mm的雙層印刷電路板模型，電源層與地層之間的介質(zhì)材料為fr-4，其相對介電常數(shù)r＝4.4，損耗角正切tan＝0.02，地平面保持連續(xù)完整，如圖3所示。

(2)用ansofthfss軟件來仿真，采用50ω同軸激勵，將模型左上角設(shè)為(0,0,0)，添加port1(45mm，45mm，0.4mm)作為模型的輸入端口，添加port2(75mm，15mm，0.4mm)和port3(75mm，45mm，0.4mm)作為模型的兩個輸出端口。仿真頻率段為0-15ghz。仿真曲線如圖5、圖6、圖7所示，考慮抑制深度為—30db時，由仿真曲線結(jié)果可知，l-bridge型共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)的s21曲線抑制范圍是700mhz-4.7ghz，本發(fā)明提供的折線形增強相鄰電感的共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)的s21為170mhz-12.6ghz。通過計算得出，l-bridge型共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)的有效阻帶帶寬為4ghz，相對阻帶帶寬為148.1％，本發(fā)明提供的折線形增強相鄰電感的共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)的有效阻帶帶寬為12.43ghz，相對阻帶帶寬為196.9％。由此可知，本發(fā)明提供的折線形增強相鄰電感的共面電磁帶隙電源層的有效阻帶帶寬較l-bridge共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)提高了8.43ghz，相對阻帶帶寬提高了48.8％。本發(fā)明提供的折線形增強相鄰電感的共面電磁帶隙電源層結(jié)構(gòu)對同步翻轉(zhuǎn)噪聲有較好的抑制特性，阻帶帶寬范圍明顯變寬，相對帶寬有了顯著提高，阻帶下限截止頻率有所下降，而且電源平面上的同步翻轉(zhuǎn)噪聲能被全向抑制。