1、隨著集成電路技術和系統(tǒng)級封裝技術的快速發(fā)展，高速混合電路系統(tǒng)的高性能、小型化、低成本和高可靠性等要求不斷提高。因為高速數(shù)字電路的運行速率不斷加快、射頻/微波電路的應用頻率范圍不斷增大以及封裝結構的尺寸不斷減小，由此產(chǎn)生的信號完整性(Signal Integrity，SI)、電源完整性(Power Integrity，PI)和電磁兼容(Electromagnetic Compatibility，EMC)等問題也變得日益嚴重。如何在有效抑制

2、高速混合電路系統(tǒng)中噪聲傳播的同時，還可以保證系統(tǒng)的SI和EMC性能，成為目前需要迫切解決的問題。
　　CSRR(Complementary Split Ring Resonator， CSRR)諧振器和EBG（Electromagnetic Bandgap，EBG）結構作為人工電磁材料的典型結構，除了自身具有帶隙特性之外，而且結構簡單、便于加工和系統(tǒng)集成，因此近年來得到廣泛的關注，并被用于微波、毫米波電路系統(tǒng)的設計。然而，它們在解

3、決高速混合電路系統(tǒng)噪聲抑制問題的應用還不是很多。
　　本文重點研究和分析如何利用CSRR諧振器和EBG結構的電磁特性來解決高速混合電路系統(tǒng)中的噪聲抑制問題。主要的研究工作和創(chuàng)新點歸納如下:
　　(1)提出改進型的平面EBG結構。對于傳統(tǒng)的平面EBG結構，需要增加諧振單元的數(shù)目來增大噪聲隔離度;此外由于周期性結構的自身局限性影響，通帶內(nèi)的波紋系數(shù)較大。本文通過在平面EBG結構中加載DGS(Defected GroundStru

4、cture，DGS)、開路枝節(jié)線和spurline諧振器，增大阻帶內(nèi)的噪聲抑制特性;將周期結構根據(jù)Chebyshev函數(shù)來漸變分布，減小通帶內(nèi)的回波損耗。通過上述方法改善EBG結構的傳輸特性之后，EBG諧振單元僅需要3階，因此可以減小濾波器結構的尺寸，從而有效解決了平面EBG結構在傳輸性能和結構尺寸之間的矛盾。
　　(2)提出基于局部拓撲結構、CSRR諧振器和埋入式薄膜電容進行電源分配網(wǎng)絡(Power Distribution N

5、etwork，PDN)結構設計。由于CSRR諧振器的帶隙特性和薄膜電容材料的大容值等因素影響，電源/地平面對之間的同步開關噪聲(Simultaneous Switching Noise，SSN)可以得到明顯抑制。噪聲的隔離度最大能到-130 dB，若以-60 dB為噪聲隔離標準，可以在0.41 GHz到15 GHz的頻率范圍內(nèi)進行抑制。與傳統(tǒng)的全局性拓撲結構相比，采用局部拓撲結構可以明顯減少對信號線返回電流路徑連續(xù)性的影響，從而改善信號

6、線的SI特性。此外，通過提取所設計PDN結構的等效電路模型，并依此推導端口之間的頻率傳輸特性與結構參數(shù)之間的關系式，可以有效指導結構設計。
　　(3)提出基于CSRR諧振器和局部平面EBG結構設計PDN結構。與其他傳統(tǒng)的EBG諧振單元相比，將自身具有阻帶特性的CSRR諧振器構成EBG結構的基本單元，可以增大SSN噪聲隔離性能;與全局EBG結構相比，二者的頻率傳輸特性基本相同，局部EBG結構可以明顯減少所需諧振單元的數(shù)目，從而減小對

7、信號線SI特性的影響;與參考完整電路相比，所設計結構可以明顯減弱EMI輻射能量，從而減小對周圍電路的影響;與薄膜電容材料相比，采用FR-4材料作為介質(zhì)基底，可以降低設計成本。此外，通過提取所設計PDN結構的等效電路模型，可以分析電路性能并指導結構設計。
　　(4)提出基于改進型的CSRR諧振器設計高速差分信號的共模濾波器。通過在雙開口環(huán)CSRR諧振器中間引入槽線，可以減小電感、增大電容，從而增大共模噪聲的阻帶頻率范圍和噪聲隔離深度