基于电磁带隙结构的高速pcb电路中电源噪声抑制的研究

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1、硕士学位论文基于电磁带隙结构的高速PCB电路中电源噪声抑制的研究RESEARCHONEBGSTRUCTURESFORPOWERSUPPLYNOISESUPPRESSIONINHIGHSPEEDPCBCIRCUIT王志俊哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TN803学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文基于电磁带隙结构的高速PCB电路中电源噪声抑制的研究硕士研究生：王志俊导师：傅佳辉教授申请学位：工程硕士学科：电子与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2016年6月授予

2、学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN803U.D.C:621.3DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONEBGSTRUCTURESFORPOWERSUPPLYNOISESUPPRESSIONINHIGHSPEEDPCBCIRCUITCandidate：WangZhijunSupervisor：Prof.FuJiahuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：

3、ElectronicsandCommunicationEngineeringAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着现代科学技术的发展，高速大规模、超大规模数字电子电路正朝着高边沿上升速率、高时钟频率、低功耗以及低供电电压的方向发展。这使得电源地平面之间

4、的电源噪声问题变得尤为严重，因此如何抑制电源噪声是许多研究人员需要解决的一个难题，抑制电源噪声对高速PCB电路的发展有着重要的意义。近几年应用电磁带隙结构（EBG）抑制电源噪声得到了广泛的关注，电磁带隙结构是一种由介质、金属或其混合体单元按周期排列所组成的阵列结构，在特定频带范围内可以抑制电磁波的传播，这种禁带抑制特性使得EBG结构具有广阔的应用前景。本文以EBG结构理论为基础设计了两款新型的EBG结构，并用仿真软件验证了其禁带抑制特性，同时在域内验证了其对电源噪声的抑制效果。本文的主要工作体现如下：（1）研究了电源分

5、配网络（PDN）的组成和各组成元件的功能，同时分析了电源噪声产生的原因和其造成的危害，为后续采用EBG结构抑制电源噪声提供重要的理论基础。（2）研究了EBG结构的基本理论，在此基础之上设计了两款新型的蘑菇型EBG结构，分别是蛇形线加载的新型EBG结构和螺旋线加载的新型EBG结构。通过仿真验证了两种新型EBG结构的禁带抑制特性，S以-30dB抑制深度为标21准，蛇形线加载的新型EBG结构禁带范围为493MHz-1176MHz，螺旋线加载的新型EBG结构的禁带范围为300MHz-600MHz，两种EBG结构的下限抑制截止频

6、率和相同尺寸参数的传统蘑菇型EBG结构相比分别下降了24%和64%，实现了EBG结构的小型化。同时为了拓展抑制带宽，以多过孔EBG结构特性理论为基础设计了一款新型水平级联的EBG结构，实现了在0.5GHz-5GHz频带范围内其S小于21-30dB。(3)S参数在频域内验证了EBG结构的禁带抑制特性，但是最终对于电源噪声抑制效果的好坏都要回归于时域信号，所以本文采用ADS中的原理图和版图联合仿真工具，通过对比分析的方法在时域内验证了新型EBG结构对电源噪声的抑制效果，同时也验证了EBG结构有代替高频去耦电容的潜力。关键词

7、：电源噪声；电磁带隙结构；电源分配网络；高速PCB电路；禁带抑制特性；小型化-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofmodernsienceandtechnology,high-speedVeryLargeScaleIntegration(VLSI)digitalICsaredevelopingtowardfastedgerisingrates,highclockrates,lowpowerconsumptionandlowvoltagelevel.Thismakes

8、thepowersupplynoisebetweenthepowerplaneandgroundplanebecomemoreserious.Therefore,howtorestrictpowersupplynoiseisonedifficultproblemmanyresearchersmeet,suppressingpowe