专利名称：电子带隙电源平面装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子技术领域，涉及电磁兼容，具体地说是一种新型电
磁带隙EBG电源平面结构，可用于高速印制电路板PCB的设计。
背景技术：
随着电子业短、小、轻、薄、快的发展趋势，PCB板的处理速度越来 越快，电路元件的密度也越来越高，因此在PCB板的电源平面间产生许多 高频的干扰现象，如同步开关噪声以及串音等，使得PCB板上信号完整性 的设计越来越困难。对于高速PCB的电源供应系统，由于信号线与电源平 面相接，其间存在着寄生的电感、电阻、电容效应，因此当IC快速切换时， 导致暂态电压产生于电源平面间，即为同步开关噪声，其常见现象是使得系 统的逻辑产生误动作。同步开关噪声将造成电源平面共振，在共振频率点附 近，PCB将产生严重的电磁辐射问题，影响信号的完整性。
目前，抑制同步开关噪声的常见手段有两种 一是在敏感器件四周加去 耦电容；二是切割电源平面。这些抑制同步开关噪声的传统方式存在的不足 是设计成本高；抑噪效果随着工作频率的增加在不断下降，特别是不适合 在高频时的使用。 实用新型的内容
本实用新型的目的在于克服传统抑制同步开关噪声方式的不足，提供一 种电子带隙电源平面装置，以实现既能縮小工程设计的所需成本，又能满足 高速PCB抑制同步开关噪声的要求。
本实用新型的技术方案是对电子带隙EBG电源平面的结构进行新的设 计。该EBG电源平面是在一块双面敷铜介质板的一面绘制线路结构，而另 一面保持敷铜面不变。整个EBG电源平面装置包括PCB板层，中间介质 层，底板层，其中PCB板层由M个矩形单元组成，M为4~100的整数;每个
矩形单元中设有水平、垂直对称分布的基本小单元。
所述的基本小单元分别位于矩形单元的四个边长的中部，与矩形单元的 外围线连接。
所述的每个基本小单元由交指形结构的两根弯曲金属线组成，该两根弯 曲金属线之间通过隔离细狭缝隔开。
本实用新型由于采用特定的PCB板层线路结构，展宽了电源平面对同 步开关噪声的抑制频带范围，使该电源平面可在数百MHz到GHz频段上满 足高速PCB的工作需要；同时由于在PCB板层的小单元间采用弯曲细线结 构，使得新型EBG电源平面在低频范围内同样具有良好的性能；此外由于 采用一块双面敷铜介质板设计电源平面结构，结构简单，易于加工，价格低 廉。
图l是本实用新型的整体结构图； 图2是本实用新型的PCB层结构图； 图3是本实用新型的矩形单元结构图； 图4是本实用新型的隔离度S56测试结果图； 图5是本实用新型的隔离度S76测试结果图； 图6是本实用新型的3米辐射特性仿真结果图。
具体实施方式
以下参照附图对本实用新型的结构和效果作进一步详细描述。
参照图1 ，本实用新型的EBG电源平面装置1由一块边长a为0.75义~ 1.2/1
双面敷铜介质板加工而成。该敷铜板的上面为PCB板层2，中间为介质层3，
下面为底板层4。介质层3的厚度为0.5 1毫米，介质的介电常数为2.3~4.5;
底板层4为全金属层；PCB板层2上设有特定的线路结构，这些线路结构通
过光刻加工而成，如图2所示。
参照图2和图3， PCB板层2由九个边长b为0.25A 0.4;i的相同结构矩
形单元组成，每个矩形单元中设有四个结构相同的基本小单元8，这些基本
小单元按照水平、垂直对称分布在矩形单元四个边长b的中部，分别与矩形
单元的外围线连接，以提供主要的电感效应。每个基本小单元8包括第一弯 曲金属线9和第二弯曲金属线10，该两根弯曲金属细线9和10为交指形结 构，之间设有隔离细狭缝11。该细狭缝之间的电容与电源平面之板间电容为 电源提供主要的电容效应，并利用连接的电容、电感效应来达到宽频的截至 带。该隔离细狭缝11的宽度W为0.0005;i 0.002A;该两根弯曲金属细线8 和9的内芯长度d为0.05;i 0.U，外芯长度d+k为0.052;i 0.108;i;每个矩 形单元的外围金属线的宽度g均为0.00U 0.005义。
图2实施例所示的本实用新型PCB板层2的矩形单元数M是以九个边 长b为0.25;i 0.4;i的正方形结构为例，即将PCB板层划分为3X3个正方形 单元。但实际应用中该矩形单元数M并不限于九个，可以根据具体情况， 在4~100个数目中设置不同形状的矩形结构，例如3X2， 5X6 ， 8X9， 4 X7， 10X10。
本实用新型的效果可以通过以下测试结果进一步说明 本实用新型按照图1所示的结构制作了一个3X3的EBG电源平面装置， 如图2所示，并对该矩形单元进行测试。通过测试各单元端口之间的隔离度 S参数来分析EBG电源平面的隔离度，并以-30dB作为评估标准。为分析本 实用新型EBG电源平面对抑制电磁辐射的影响，对其3米远场辐射进行计 算，并与不包含EBG电源平面的参考板的计算结果进行比较，仿真计算采 用FDTD算法，并利用幅度为IV的高斯脉冲源进行激励。
本测试实例选取了三个测试端口进行测试，即对第一端口 5与第二端口 6进行测试，其结果如图4所示；对第三端口 7与第二端口 6的进行测试， 其结果如图5所示；根据测试对其3米远场辐射特性进行仿真计算，其结 果如图6所示。
从图4的S56参数曲线可见，本实用新型的EBG电源平面在 370MHz 4880MHz的频带范围内其隔离度大于-30dB，对同步开关噪声有显 著的抑制效果。
从图5的S76参数曲线可见，本实用新型的EBG电源平面在各个方向 上都有着对同步开关噪声良好的抑制特性。
从图6的EBG电源平面3米处远场辐射特性计算结果可见，相对于参 考平面，在截至频带范围内，电磁辐射被大幅抑制。
以上实测和计算表明，本实用新型优于传统的抑制同步开关噪声方式和 已有的UC-EBG电源平面，特别是采用独特的弯曲线结构做小单元之间的细 线连接，具有良好的性能指标，即在370MHz 4880MHz的范围内可有效地 对同步开关噪声进行抑制，并在截至频带范围内显著地效降低PCB的电磁 辐射。
对于本领域的专业人员来说，在了解了本实用新型的内容后，都可能 在不背离本实用新型技术方案的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改 变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本实用新型的权利要求保护 范围之内。
权利要求1.一种电子带隙电源平面装置，包括印制电路板层(2)，中间介质层(3)，底板层(4)，其特征在于PCB板层(2)由M个矩形单元组成，M为4～100的整数；每个矩形单元中设有水平、垂直对称分布的基本小单元(8)。
2. 根据权利要求1所述的电子带隙电源平面装置，其特征在于基 本小单元(8)分别位于矩形单元边长b的中部，并与矩形单元的外围 线连接。
3. 根据权利要求1或2所述的电子带隙电源平面装置，其特征在 于每个基本小单元(8)由交指形结构的第一弯曲金属线(9)和第二弯 曲金属线(10)组成。
4. 根据权利要求3所述的电子带隙电源平面装置，其特征在于第 一弯曲金属线(9)和第二弯曲金属线(10)之间设有隔离细狭缝(11)。
5. 根据权利要求4所述的电子带隙电源平面装置，其特征在于隔 离细狭缝(11)的宽度W为0.0005义 0.002;i。
6. 根据权利要求3所述的电子带隙电源平面装置，其特征在于交 指形结构的第一金属线(9)和第二金属线(10)的内芯长度为0.05;i o.u，外芯长度为0.052;i o.io8;i。
7. 根据权利要求2所述的电子带隙电源平面装置，其特征在于每 个矩形单元的外围金属线宽度均为0.00U 0.005A 。
8. 根据权利要求2所述的电子带隙电源平面装置，其特征在于每 个矩形单元的边长b为0.25义 0.4;i 。
专利摘要本实用新型公开了一种电子带隙EBG电源平面装置。主要解决高速印制电路装置PCB的电源性能问题。该装置包括PCB板层(2)，中间介质层(3)，底板层(4)，其中PCB板层(2)由M个矩形单元组成，每个单元中设有水平、垂直对称分布的基本小单元(8)，每个基本小单元由交指形结构的两根弯曲金属线组成，该两根金属线之间通过隔离细狭缝(11)隔开。这些基本小单元位于矩形单元的四个边长的中部，分别与矩形单元的外围线连接，整个装置采用一块双面敷铜介质板制作而成。本实用新型具有结构简单、在370MHz～4880MHz的范围内能有效抑制同步开关噪声的优点，可用于对高速PCB的设计。
文档编号H05K1/00GK201188716SQ20082002905
公开日2009年1月28日 申请日期2008年5月8日 优先权日2008年5月8日
发明者宏 唐, 厚 张, 徐海洋, 杨国伟, 剑 王, 陈伟华, 麻来宣 申请人:中国人民解放军空军工程大学导弹学院