面向封装电源噪声抑制的人工电磁结构设计

2021-07-19李坤坤

北京信息科技大学学报(自然科学版) 2021年3期

关键词：结构

李坤坤，缪旻

(北京信息科技大学信息微系统研究所，北京 100192)

0 引言

人工电磁结构(AES)是指将人工设计的具有特定几何形状的金属单元规则阵列排布，并植于介质所构成的复合功能结构，可实现自然介质所达不到的电磁特性。AES的研究经历了数十载的探索和验证，最早由前苏联物理学家V.G.Veselago于上个世纪60年代提出[1]，随后经过J.B.Pendry[2]和D.R.Smith[3]的验证和发展，最终由F.Capaso 在 2011 年提出了超表面的广义定律。该定律拓展了二维AES的应用范围，特别是在天线设计领域以及平面电路滤波器设计领域得到了进一步的研究和应用[4-5]。

电磁带隙结构(electromagnetic bandgap，EBG)属于二维平面周期AES。传统的EBG结构由于其本身面积较大，在系统封装等微型化、平面化(2维或者2.5维)电路中应用较为困难。为了实现EBG结构面积小型化的技术需求，众多专家学者做了广泛研究[6-8]。同时，增加电磁抑制频段的带宽，在微型电源网络结构或天线以及滤波器的设计中应用较广[9]。因此，缩小EBG结构面积，研发双抑制频段和多抑制频段EBG结构有着大量的市场需求和较好的应用前景。

目前大多EBG结构仅针对其中的某一问题进行研究。本文综合考虑EBG结构面积、抑制频带数量和应用范围情况，提出了一种新型EBG结构。该结构较传统型EBG结构(conventional mushroom-type EBGs，CMT-EBGs)在面积上缩小了65.4%，同时相比于CMT-EBGs仅仅拥有单抑制频段，新提出的结构增加了抑制频段的数量，这极大地提升了该结构在传输高速信号的系统封装和电路板上的应用范围。