引言

在现代高速数字电路中，电源与地平面之间产生的同步翻转噪声（SSN，Simultaneous switching noise）^[]已经成为导致PCB板信号完整性（SI，signal integrity）^[2]问题的主要影响因素之一。高速信号在互连线上进行传输时，不可避免地会出现因为某些噪声而造成信号传输不稳定的现象，影响信号完整性，产生电磁干扰（EMI，electro-magnetic interference）^[3] 。同步翻转噪声问题不仅降低了数字电路的噪声容限，而且也降低了混合信号系统中模拟电路的性能^[4]。以往电路中常用的抑制SSN的方法主要有增加去耦电容^[5]、电源分割^[6]或设计通孔位置等，以上方法或由于适用范围过窄，或由于使用过于复杂，始终得不到广泛的应用。近几年，人们将目光逐渐投入用EBG结构抑止SSN这一方法上来。

EBG结构最早被提出来是用在天线上以抑制表面波的。由于EBG结构在一定频率范围内能较好的抑制电磁波的传播，所以近年来也被应用在高速印刷电路板（PCB，printed circuit aboard）上，以抑制同步翻转噪声的传播。早期的电磁带隙结构主要是蘑菇型（Mushroom-Liked）电磁带隙结构^[7]，例如高阻抗表面结构（High-impedance surface EBG）^[8]、叉状电磁带隙结构（Fork-like EBG）^[9]、FTS-EBG结构等等。 蘑菇型电磁带隙结构虽然在抑制同步翻转噪声上有其突出优点，但它使得PCB板成为了三层结构，加工难度和成本增大，抑制同步翻转噪声的频率也较窄，在一定范围和程度上限制了蘑菇型电磁带隙结构在高速数字电路中的应用。因此，共面型电磁带隙结构的研究越来越多，具有缝隙，曲折线和桥形的各种平面EBG结构已被用于抑制同步翻转噪声，例如共面式电磁带隙结构（UC-EBG）^[10]、阶跃阻抗电磁带隙结构（AI-EBG）^[11]、L桥型电磁带隙结构（L-bridge EBG）^[12]等。

本文提出的新型共面EBG结构是基于传统L-bridge型EBG结构改进的。抑制深度为-30dB时，NW型EBG结构带宽为0.1~12.6GHz,阻带宽度为12.5GHz。与L-bridge型电磁带隙结构比较，阻带下限截止频率从700MHz下降到100MHz,阻带带宽从4GHz增加到12.5GHz，相对带宽增加了48.7%，能全面抑制同步翻转噪声。

2  EBG结构原理

EBG结构带隙产生原理有两种：一种是布拉格（Bragg）散射^[13]，一种是局域谐振^[14]。Bragg散射型的电磁带隙结构主要有介质材料钻孔和平面腐蚀两种，例如HIS型电磁带隙结构^[15]就是利用布拉格散射机理形成的。布拉格散射型电磁带隙结构的原理，主要是通过Bragg散射产生带隙，电磁带隙单元的周期性排列使得散射波在特定条件下相互叠加抵消，阻止电磁波的传播，因此能抑制同步翻转噪声。局域谐振电磁带隙结构的原理，主要是通过电磁带隙自身的周期性结构形成局域谐振产生带隙，抑制附近的电磁波传播，从而可以抑制同步翻转噪声。本文提出的平面型电磁带隙结构就是基于局域谐振原理设计出来的。

EBG结构的特性主要有两个因素影响，一个是EBG结构的中心频率^[16]，一个是相对带宽。而这两者又由EBG单元结构等效出来的电感L和电容C决定，决定公式如下 ：

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