抑制同步开关噪声的超带宽电磁带隙结构的研究

2 BSEBG的仿真特性分析

为了验证新型BSEBG结构单元的有效性，设计一个3×3单元阵列的双层PCB板。如图2所示，PCB板尺寸为90 mm×90 mm×0.4 mm，介质层厚度为0.4 mm，介质材料为FR4，地平面保持连续完整。为了测试3×3单元阵列对SSN 的抑制特性，如图2（a）所示，在位于坐标（45 mm，45 mm），（75 mm，45 mm），（75 mm，75 mm）的三点处，分别加载3个测试端口，坐标原点如图2（b）所示。

新型BSEBG电源平面和Z-bridged 电源平面在0~20 GHz 之间进行仿真对比，使用的工具是ANSOFT公司的HFSS 软件。带宽定义为S21 参数的插入损耗小于-30 dB 的范围。如图3（a），（b）所示，新型BSEBG 电源平面的S21 带宽范围从220 MHz~20 GHz（19.8 GHz带宽），而Z-bridged EBG 结构的仿真S21 的范围从330 MHz~6.55 GHz（6.22 GHz带宽）。从图3（c）可以看出，BS EBG 结构的仿真数据和实测数据具有良好的一致性。与Z-bridged EBG结构相比较，新型BS EBG的带宽增加了218.3%，相对带宽增加了约15%，下限截止频率降低了110 MHz，几乎覆盖了SSN的全部频带。

由图3（d）可以看出，BS EBG的S21 和S31 曲线基本一致。因此，本文的BS-EBG结构可以全方位消除电源平面上的SSN.

3 结论

本文提出了一种抑制同步开关噪声的新型电磁带隙结构BS EBG.当带宽被定义为-30 dB以下时，新型BS EBG 结构的带隙范围为220 MHz~20 GHz.相比于传统的Z-bridged EBG电源平面，BS EBG电源平面的相对带宽增加了约15%，下限截止频率降低了110 MHz，对于同步开关噪声具有良好的抑制效果。