[实用新型]一种增加槽孔的电磁能隙结构装置、电路板

说明书

本实用新型公开了一种增加槽孔的电磁能隙结构装置，包括：共平面直线电磁能隙结构和边缘绕线结构，所述边缘绕线结构包括四组与所述共平面直线电磁能隙结构的边缘分别连接的金属绕线结构；所述共平面直线电磁能隙结构正中央部分做挖空处理，设置中央对称结构的挖空槽孔。增加金属弯折线能够增加L等效电感值，使得输入阻抗变得更大，对噪声而言这个共平面结构就等同于一条高阻抗的传播路径，比较不容易被传递；挖空槽孔能够使得不让噪声源给扩散出去，藉此减少它的损耗，另外在中间挖空槽孔的部分加入T型金属线,使内部的电感性更加平衡也可以让带宽持续增加,藉此运用在高频电路中。

技术领域

本实用新型涉及PCB板卡设计技术领域，尤其是一种增加槽孔的电磁能隙结构装置、电路板。

背景技术

近年来在高频数字电路中由于速度越来越快的趋势，因此讯号在传递的过程当中会受到很多因素的干扰，此时讯号的完整性就显得格外重要，当讯号从传送端传递到接收端时可能波形会受到干扰破坏以导致接收到的讯号失真，影响的因素可能有讯号对时序的问题、信号振铃、信号反射、近端和远程的串扰、开关的噪声、地弹和电源反弹、衰减、容性负载、电磁辐射、电池干扰等。所以减少噪声是维持讯号最好的方法。

现在科技产品慢慢朝向高速、体积小低电压等发展趋势。尤其是高效能服务器中Chip芯片速度越来越快的情况下，接地弹跳噪声(Ground Bounce Noise)简称GBN效应对系统的影响愈加显着，抑制GBN效应变得很重要，在本文中利用PBG(Photonic band-gap)结构使电源平面(Power Plane)与完整接地平面(Ground Plane)形成平行板波导结构简称EBG(Electromagnetic Band-Gap)，而电源平面的EBG结构就等同于一个串接的LC并联高阶带拒滤波器而达到抑制接地弹跳噪声GBN的效果。

电磁能隙结构的名称最初是以高阻抗表面(High Impedance surface,HIS)发展而来，当时大部分的应用于天线设计方面后来经由多位学者专家在其应用上的探讨，现在可应用的范围已变得相当广泛。此种特殊结构的特性是在于其可有效的阻挡表面电流使其电磁波被衰减掉而不易传播。其最初的结构型态是由一正方形金属片(Patch)加上连通柱(Via)接地所构成，藉由并排组合而成的几何结构以周期性的方式排列，且金属片与接地层之间填充着介电材料。藉由此三层结构的变化使得此结构在特定的频带会产生全方向性的截止频带来阻止电磁波的传播，其整体结构如图1所示。

关于此结构能阻挡电磁波传播的方式，我们可以透过用集总组件电路(LumpedElement Circuit)知道。如图2即为HIS结构的等效电路模型，所形成的电路型态是一个LC并联的电路，其中电容值(C)的部份是由两金属片(Patch)之间所生成的，而电感值(L)的部份则是由金属片、连通柱(Via)以及接地层分别所生成。我们可以透过公式(1.1)来说明工作的原理，当此等效电路产生共振效应(Resonace)的情况时，相当于是一条高阻抗的传播路径，因此就不容易传播。所以我们可以发现其会对电磁波的频带产生一截止频带，而截止频带上的中心频率也就是此等效电路的共振频率,其值可由公式(1.2)得知。

如图3所示，一个共平面式EBG结构的等效电路模型，主要是藉由电感(L)及电容(C1)所形成的并联电路，在特有的带宽下会有共振效应的现象产生，则其输入阻抗会趋近于无穷大。因此对噪声而言，这个共平面结构就等同于一条高阻抗的传播路径，所以就比较不容易被传递。经过前面共平面的结构分析我们可以发现EBG设计的影响重点在于1.抑制噪声带宽2.中心频率3.止带深度4.讯号完整性(SI)这四大特点来作为判断的基准，因此在设计新结构时必须以这四大特性为考虑,但在之前直线型信道共平面结构的结果发现前三大特性都有大幅改善，只有讯号完整性(SI)受到基本单元间隙度拉大，与通道中央本体的间隙度造成电源平面的不完整性影响，往在旧型结构上是采取直线信道挖空，但透过之前的仿真结果发现讯号完整性有些许影响。

实用新型内容