抑制同步開關噪聲的超帶寬電磁帶隙結構的研究

2 BS EBG 的仿真特性分析

為了驗證新型BS EBG結構單元的有效性，設計一個3×3單元陣列的雙層PCB板。如圖2所示，PCB板尺寸為90 mm×90 mm×0.4 mm，介質層厚度為0.4 mm，介質材料為FR4，地平面保持連續完整。為了測試3×3單元陣列對SSN 的抑制特性，如圖2（a）所示，在位于坐標（45 mm，45 mm），（75 mm，45 mm），（75 mm，75 mm）的三點處，分別加載3個測試端口，坐標原點如圖2（b）所示。

新型BS EBG 電源平面和Z-bridged 電源平面在0~20 GHz 之間進行仿真對比，使用的工具是ANSOFT公司的HFSS 軟件。帶寬定義為S21 參數的插入損耗小于-30 dB 的范圍。如圖3（a），（b）所示，新型BSEBG 電源平面的S21 帶寬范圍從220 MHz~20 GHz（19.8 GHz帶寬），而Z-bridged EBG 結構的仿真S21 的范圍從330 MHz~6.55 GHz（6.22 GHz帶寬）。從圖3（c）可以看出，BS EBG 結構的仿真數據和實測數據具有良好的一致性。與Z-bridged EBG結構相比較，新型BS EBG的帶寬增加了218.3%，相對帶寬增加了約15%，下限截止頻率降低了110 MHz，幾乎覆蓋了SSN的全部頻帶。

由圖3（d）可以看出，BS EBG的S21 和S31 曲線基本一致。因此，本文的BS-EBG結構可以全方位消除電源平面上的SSN.

3 結論

本文提出了一種抑制同步開關噪聲的新型電磁帶隙結構BS EBG.當帶寬被定義為-30 dB以下時，新型BS EBG 結構的帶隙范圍為220 MHz~20 GHz.相比于傳統的Z-bridged EBG電源平面，BS EBG電源平面的相對帶寬增加了約15%，下限截止頻率降低了110 MHz，對于同步開關噪聲具有良好的抑制效果。