开关噪声抑制带隙，而且提高了电磁带隙结构低频噪声抑制的能力。
【附图说明】
[0012]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0013]图1是本发明的螺旋谐振环超宽带同步开关噪声抑制电源分配网络的结构示意图。
[0014]图2为图1中局域隔离结构9的俯视图。
[0015]图3为根据本发明的电源分配网络各端口噪声抑制散射系数结果对比图。
[0016]图4为本发明的电源分配网络与完整参考平面噪声抑制散射系数结果对比图。
[0017]图中:I噪声源输入电路，2噪声敏感电路，3介质层，4地平面。5正方形金属平面，6正方形金属框体，7金属螺旋线，8电源平面，9局域隔离结构。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。下面结合附图对本发明进一步说明。
[0019]参阅图1。在以下描述的实施例中，螺旋谐振环超宽带同步开关噪声抑制电源分配网络，主要包括电源平面分布结构、蚀刻在电源平面的局域隔离结构9、位于电源平面与地平面4之间的介质层。该电源分配网络由电源平面分布结构、蚀刻在电源平面的局域隔离结构9、地平面4、介质层组成;其中，地平面4保持完整，电源分配网络采用至少2层PCB结构，电源分配网络采用2层PCB结构，介质层位于电源平面与地平面4之间，介质基板材料为FR-4，相对介电常数为4.4，损耗角正切为0.02，介质厚度为0.4毫米，电源分配网络金属厚度为30微米。噪声源输入电路I和噪声敏感电路2分布在PCB结构电源平面的对角上。电源平面分布有代表噪声源输入电路所在位置的端口PORT I Ji^DPORT 2、端口P0RT3和端口P0RT4，其中，P0RT3、P0RT4分别代表位于电源平面不同位置未经隔离的噪声敏感电路，端口 P0RT2代表经过局域隔离的噪声敏感电路。局域隔离结构9分别位于电源平面结构上的噪声源输入电路与噪声敏感电路所在区域;所述局域隔离结构9上刻蚀有利用同层电源平面进行连接的螺旋谐振环。局域隔离结构9的基本单元由螺旋谐振环构成。且螺旋谐振环中心制有用于测量噪声传递系数，与SMA同轴连接器与矢量网络分析仪连接电源连接孔。隔离结构间利用同层的电源平面进行连接。螺旋谐振环根据所述的电源平面分布结构刻蚀在电源平面上，隔离电源与地平面4间的同步开关噪声；局域隔离结构9利用螺旋谐振环自身谐振效应，结合电源平面与地平面4金属层与介质层间的耦合谐振，在带频率带中形成阻带，阻断同步开关噪声的传播路径，抑制表面波，对同步开关噪声进行抑制。
[0020]所述的局域隔离结构9是一种微波人工合成材料，其结构具有非对称特点，当周期性排列，电场轴向入射到谐振器表面时，会产生负介电常数，形成更深的阻带深度及抑制带宽。
[0021]参阅图2。局域隔离结构9由矩形金属平面5、矩形形金属框体6与刻蚀在矩形金属平面5上的金属螺旋线7组成，其中，矩形金属框体6与矩形金属平面5最佳实施方式分别是正方形金属框体和正方形金属平面。正方形金属平面嵌套在正方形金属框体内，正方形金属平面通过金属螺旋线7与正方形金属框体连接。正方形金属框体边长a、正方形金属平面边长b、正方形金属框体宽度gl、金属螺旋线间间隔宽度g2、正方金属框体内边g3与金属平面外边间间距，其中a取30毫米、b取24毫米、gl取I毫米、g2取0.4毫米、g3取2 mm，本实施例中螺旋谐振环的金属螺旋线匝数为5匝。为进一步降低对同步开关噪声抑制的下截止频率，扩大阻带范围，可以通过增加金属螺旋线匝数来实现对地电感与谐振结构电感的增加。
[0022]参阅图3。在电源分配网络各端口噪声抑制散射系数结果对比图中，S21、S31、S41分别代表端口 P0RT2和端口 P0RT3、端口 P0RT4与端口 PORT I之间的噪声隔离系数，从图中可看出，两个经过局域隔离的位置，即端口P0RT2的噪声隔离系数S21噪声抑制散射参数的阻带范围为0.13-20GHZ频段内，噪声抑制深度达_45dB，未经隔离的位置与端口PORTl间的噪声抑制散射参数在阻带范围为0.13-20GHZ频段内，噪声抑制深度达基本-40dB，表明本发明提出的一种基于局域谐振隔离的螺旋谐振环超宽带同步开关噪声抑制电源分配网络具有良好的超宽带同步开关噪声抑制效果，且在多个噪声传播方向具有良好的抑制能力，具有噪声抑制全向性好的特点。
[0023]参阅图4。在电源分配网络与完整参考平面噪声抑制散射系数结果对比图中，可以看出，本发明提出的一种基于局域谐振隔离的螺旋谐振环超宽带同步开关噪声抑制电源分配网络与完整的电源平面相比，具有在0.13-20GHZ频段内达-45dB的同步开关噪声抑制能力。综上，可见本发明明显的对电源分配网络中同步开关噪声具有良好的抑制能力，且无需周期性电磁带隙结构，结构简单，工艺简化，减小对电源平面的破坏，并保持了地平面4的完整，降低对信号完整性的破坏。
[0024]显然，本领域的技术人员可以对本发明的一种基于局域谐振隔离的螺旋谐振环超宽带同步开关噪声抑制电源分配网络的设计进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若这些修改和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。
【主权项】
1.一种螺旋谐振环超宽带同步开关噪声抑制电源分配网络，包括电源平面分布结构、地平面(4)、蚀刻在电源平面的局域隔离结构(9)、位于电源平面与地平面(4)之间的介质层(3)，其特征在于，电源分配网络采用至少2层PCB结构，噪声源输入电路(I)和噪声敏感电路(2)分布在PCB结构电源平面的对角上，局域隔离结构(9)分别位于电源平面结构上的噪声源输入电路与噪声敏感电路所在区域;所述局域隔离结构(9)上刻蚀有利用同层电源平面进行连接的螺旋谐振环，螺旋谐振环根据所述的电源平面分布结构刻蚀在电源平面上，隔离电源与地平面间的同步开关噪声;局域隔离结构(9)利用螺旋谐振环自身谐振效应，结合电源平面(8)与地平面金属层与介质层间的耦合谐振，在带频率带中形成阻带，阻断同步开关噪声的传播路径，抑制表面波，对同步开关噪声进行抑制。2.根据权利要求1所述的螺旋谐振环超宽带同步开关噪声抑制电源分配网络，其特征在于:电源分配网络采用2层PCB结构，介质层位于电源平面与地平面4之间，介质基板材料为FR-4，相对介电常数为3.8-4.4，损耗角正切为0-0.02，介质厚度为0.2-0.4毫米，电源分配网络金属厚度为10-30微米。3.根据权利要求1所述的螺旋谐振环超宽带同步开关噪声抑制电源分配网络，其特征在于:电源平面分布有代表噪声源输入电路所在位置的端口PORTl、端口PORT2、端口PORT3和端口 P0RT4，其中，P0RT3分别代表位于电源平面不同位置未经隔离的噪声敏感电路，端口P0RT4代表经过局域隔离的噪声敏感电路。4.根据权利要求1所述螺旋谐振环超宽带同步开关噪声抑制电源分配网络，其特征在于:所述的局域隔离结构9是一种微波人工合成材料，其结构具有非对称特点，当周期性排列，电场轴向入射到谐振器表面时，会产生负介电常数，形成更深的阻带深度及抑制带宽。5.根据权利要求1所述螺旋谐振环超宽带同步开关噪声抑制电源分配网络，其特征在于:局域隔离结构9的基本单元由螺旋谐振环构成。6.根据权利要求1所述螺旋谐振环超宽带同步开关噪声抑制电源分配网络，其特征在于:螺旋谐振环中心制有用于测量噪声传递系数，与SMA同轴连接器与矢量网络分析仪连接电源连接孔。7.根据权利要求1所述螺旋谐振环超宽带同步开关噪声抑制电源分配网络，其特征在于:局域隔离结构(9)由矩形金属平面(5)、矩形形金属框体(6)与刻蚀在矩形金属平面(5)上的金属螺旋线(7)组成，其中，矩形金属框体(6)与矩形金属平面(5)分别是正方形金属框体和正方形金属平面。8.根据权利要求7所述螺旋谐振环超宽带同步开关噪声抑制电源分配网络，其特征在于:正方形金属平面嵌套在正方形金属框体内，正方形金属平面通过金属螺旋线7与正方形金属框体连接。9.根据权利要求1所述螺旋谐振环超宽带同步开关噪声抑制电源分配网络，其特征在于:螺旋谐振环的金属螺旋线匝数为3-5匝，为进一步降低对同步开关噪声抑制的下截止频率，扩大阻带范围，通过增加金属螺旋线匝数来实现对地电感与谐振结构电感的增加。10.根据权利要求1所述螺旋谐振环超宽带同步开关噪声抑制电源分配网络，其特征在于:当以_45dB为噪声抑制深度标准时，端口PORTl与端口 P0RT2间的噪声抑制散射参数S21的抑制阻带范围为0.13-20GHZ频段，当以-40dB为噪声抑制深度标准时，未经隔离的位置与端口 PORT I间的抑制阻带范围为0.13-20GHz频段。
【专利摘要】本发明公开了一种螺旋谐振环超宽带同步开关噪声抑制电源分配网络，旨在提供一种结构简单、工程实现性强，不需对电源平面开槽，无需周期性电磁带隙结构，对同步开关噪声抑制深度高的电源分配网络。本发明通过下述技术方案予以实现：电源分配网络采用PCB结构，局域隔离结构分别位于电源平面结构上的噪声源输入电路与噪声敏感电路所在区域，其上刻蚀螺旋谐振环，螺旋谐振环根据所述的电源平面分布结构刻蚀在电源平面上，隔离电源与地平面间的同步开关噪声；利用螺旋谐振环自身谐振效应，结合电源平面与地平面金属层与介质层间的耦合谐振，在带频率带中形成阻带，阻断同步开关噪声的传播路径，抑制表面波，对同步开关噪声进行抑制。
【IPC分类】H03K19/003
【公开号】CN105515564
【申请号】CN201510885977
【发明人】杨海峰, 柴霖, 徐茂格
【申请人】中国电子科技集团公司第十研究所
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月7日