申振宁 庄奕琪 曾志斌

①(西安电子科技大学微电子学院 西安 710071)

②(武警工程大学通信工程系 西安 710086)

1 引言

与传统无线通信技术相比超宽带(Utra Wide-Band, UWB)通信具有低功耗、高速率和大容量等诸多优点，得到了研究人员的广泛关注[1]。随着消费类电子的发展，需要在移动电话或掌上电脑上集成UWB电路以实现低功耗、高速率的无线个域网[2]。在实际的高密度印刷电路板(Printed Circuit Boards, PCB)中，信号线不可避免地会使用过孔进行信号层的转换以实现系统互连。然而随着信号频率进入微波频段，多层 PCB中的电源与地平面对(Power Groud pair, PG)相当于一个谐振腔。当信号频率与谐振频率一致时，就会在PG结构中激励起谐振场，从而导致严重的电磁兼容(Electromagnetic Compatibility, EMC)问题和信号完整性(Signal Integrity, SI)问题[3,4]。而典型尺寸的PCB结构，会有多个谐振频率包含于3.1-10.6 GHz的UWB工作频段。因此，为了确保UWB信号发送和接收质量，应使得信号线垂直互连结构的插入损耗尽可能小。文献[5-7]使用空腔耦合的方法来实现UWB电路低损耗的垂直互连，但这些方法较难应用于标准的多层PCB设计中。在传统的PCB设计中可通过在过孔附近添加去耦电容来提供额外的信号返回路径，从而改善信号传输质量[3]。但由于引线电感、过孔电感以及电容本身的寄生电感的存在，使得去耦电容很难用于2 GHz以上的频段。文献[8-10]中，在PG结构之间添加短路过孔来抑制PG结构的谐振并提供额外的信号返回路径，但该方法需添加额外的电源平面，进而增加了设备成本。

近年来，一些学者将电磁带隙(Electromagnetic Band-Gap, EBG)结构应用于PCB或封装的PG结构中，利用其高阻抗特性来抑制PG结构中的地弹噪声，从而提高电路或封装的电磁兼容性[11]。……