在现代电子系统设计中,电磁干扰(EMI)和电磁兼容性(EMC)的控制是至关重要的。本研究论文关注的是电磁干扰的量化,以及如何通过新型电磁带隙(EBG)结构抑制同时开关噪声(SSN),为电源和接地平面设计提供了新的视角和解决方案。 研究首先通过偏微分方程(PEEC)方法和场等价原理相结合的方式,对电源/接地平面的辐射发射进行量化。PEEC方法是一种有效的模拟技术,用于处理高速电子电路中的电磁兼容性、电磁干扰以及信号完整性(SI)问题。在本论文中,PEEC方法通过边缘节点电压与场等价原理的耦合,实现了对辐射发射的精确量化,并且仿真结果与实际测量值高度吻合。这表明PEEC方法在电磁问题分析方面具有很好的应用前景。 接着,论文提出了一个新的EBG结构,用于抑制由于数字电路状态切换产生的同时开关噪声(SSN)。SSN是由于集成电路上众多逻辑电路和缓冲器的切换操作而产生的同时开关电流,由于封装的寄生电感,会引起电源/接地平面中的电压波动。而电源和接地平面形成的腔体很容易受特定频率的SSN影响而产生共振,这可能引起严重的电磁干扰问题。 为了抑制SSN并减少由此产生的辐射,论文提出了一种新型的EBG结构设计。这种结构能够实现超宽带SSN抑制,有助于防止由于腔体共振引起的电磁干扰问题。EBG结构是一种特殊设计的周期性结构,能够阻止特定频率范围内的电磁波传播,从而达到抑制电磁干扰的目的。 文章还提到了近年来用于计算封装级辐射发射的数值算法迅速发展。在众多算法中,腔体模型方法广泛用于分析电源/接地腔边缘辐射。除此之外,边界积分法(BEM)、传输线法(TLM)、有限差分时域法(FDTD)等也正在被使用。这些方法在分析电源/接地问题方面都有各自的应用场景和优势,但在高频电磁问题分析中,PEEC方法由于其模型化的优势,被认为是最有前途的方法之一。 本论文的重点在于提高高速电子电路的电磁兼容性和减少电磁干扰,而新型EBG结构的设计为此提供了一种高效的解决方案。文章中提到的研究成果对于电子封装设计和电磁干扰控制具有重要的实际意义,为电子设备的小型化、高性能化提供了技术支撑。 本研究论文提供了关于电源/接地平面的EMI量化的深入分析,并且提出了有效的SSN抑制策略,为电源平面设计提供了新的技术路径,特别是针对高频高速电子系统的电磁兼容设计。通过使用PEEC方法和新型EBG结构,可以在电磁干扰的源头进行有效的控制和管理,提高电子系统整体的电磁兼容性。这些发现对于高速电路设计工程师以及相关领域的研究人员来说,具有重要的参考价值。
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