超常材料应用于电路板进行电源完整性、信号完整性、电磁兼容性研究

摘要

随着电子技术的迅速发展，数字系统的规模和时钟速度+断增加，电源完整性(P I)，信号完整性(S I)和电磁兼容性(EMC)问题日益突出。在印制电路板(PCB)的设计当中，如何消除电源噪声同时又兼顾SI和EMC是一个重要的语题。同步开关噪声(SSN)是电源噪声的一种，它会破坏电源/地平面的电压稳定性，从而对PCB的数字系统造成巨大的影响。传统抑制同步开关噪声的方法有很多，比如说增加去耦电容、在电源地平面之间端接电阻和使用电磁带隙结构等，但是它们都不能满足日渐苛刻的电子技术的要求。超常材料是具有超常电磁特性的人工复合电磁材料。超常材料当中的互补开口谐振环（CSRR)在电谐振的惜况下，能够表现出良好的电磁禁带特性，从而给高速电路的 SSN抑制提供了新的思路。
　　本文主要是把超常材料当中的CSRR结构通过电路板的蚀刻技术蚀刻在电路板的电源/地平面上，根据CSRR的电磁特性来达到抑制同步开关噪声的目的。如果在电源/地平面h蚀刻互补开口谐振环，会破坏电源/地平面结构的完整性，那么将会影响以电源/地平面为返冋路径的传输线的信号质量，还会影响电源/地平面的屏蔽特性。此外，电源/地平面的边缘辐射以及外来电磁场对电路板的干扰也是我们要研究的内界。
　　本文的研究方法在于结合超常材料的结构和有限元分析原理及其分析方法，依托以有限元为基础的电磁仿真软件HFSS，对我们提出的抑制SSN的新方法建模计算仿真。根据基本理论基础知识对照计算仿真结果分析超常材料应用于电路板抑制SSN的效果，继而完成超常材料应用于电路板的电源完整性的研究；再根据信号完整性的相关知识在HFSS中建模并结合matlab完成超常材料的信号完整性研究；最后依据电磁兼界性的基本知识在HFSS中建立模型完成超常材料应用于电路板的电磁兼界性研究。

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第一章绪论

1.1与电路板相关的性能

1.2超常材料的发展

1.3研究内容及本文结构安排

1.4小结

第二章超常材料结构和有限元分析基础

2.1超常材料的结构

2.2电磁场的有限元分析方法

2 .3 小结

第三章超常材料应用于电路板的电源完整性研究

3.1同步开关噪声

3.2实际电容的等效电路和实际电容的并联

3.3电源/地平面的平面特性及其等效模型

3.4 CSRR应用于电路板抑制SSN

3.5小结

第四章超常材料应用于电路板的信号完整性研究

4.1信号完整性研究 原则

4.2 CSRR应用于电路板对传输线信号完整性影响

4.3 CSRR应用于电路板对差分线的影响

4.4小结

第五章超常材料应用于电路板的电磁兼容性研究

5.1边缘效应

5.2电源/地平面的屏蔽

5.3电源/地平面的感应电流

5.4小结

第六章结论与展望

6.1研究结论

6.2研究展望

参考文献

致谢

作者简介

1. 基本情况

2. 教育背景

3 . 攻读硕士学位期间的研宄成果