基于电磁表面单元结构的电源平面及微波传感器设计.pdfVIP

摘要

电磁带隙（ElectromagneticBandgap，EBG）结构是一种典型的人工电磁材料结构，由于

其自身具有的带隙特性，近年来得到了广泛的研究与应用。本文将EBG结构应用于电源表面

以及微波微流体传感器的设计中，主要研究工作和进展如下：

第一部分是提出一种新型的平面型EBG结构。相邻的单元EBG结构之间通过一个S型

桥进行连接，且当抑制深度为−45dB时，该EBG结构对电源分配网络中的同步开关噪声的抑

制带宽范围为0.28GHz~25GHz。同时，给出该EBG结构的等效电路模型，分别分析其上、下

截止频率。最后，分别通过单端信号和差分信号传输对该EBG结构的信号完整性进行了分析。

第二部分是提出一种基于EBG结构的微波微流体传感器。在谐振频率点处，共面波导传

输线可以对两个EBG结构都产生激励，根据强电场的分布路径设计了两种微流体通道，其中

第二种微流体通道在混合溶液中的蒸馏水的体积分数从10%增长到90%时，能够实现更好地

频偏效果。最后对实验数据进行拟合，得到混合溶液的相对介电常数与微流体传感器谐振频

率的关系表达式。

第三部分是提出一种基于EBG结构的天线微流体传感器。该传感器的沟槽是通过在EBG

结构的表面向下刻蚀衬底材料而成，向沟槽中注射不同介电常数的液体会引起其反射相位的

变化，进而影响微带天线的反射系数的变化，以此来表征不同介电常数的液体。最后将该微

流体传感器与之前的同类论文在尺寸和灵敏度等方面进行了对比。

综上所述，本文针对EBG结构在电源平面以及微波微流体传感器的应用开展了一系列的

研究，并且给出相应的理论分析和仿真结果，最后通过实验结果对比，具有良好的一致性。

关键词：电源分配网络、电磁带隙结构、同步开关噪声、信号完整性、微波微流体传感

器、介电常数

ABSTRACT

Electromagneticbandgap(EBG)structureisatypicalartificialelectromagneticmaterial

structure.Duetoitsownbandgapcharacteristics,ithasbeenextensivelystudiedandappliedinrecent

years.Inthispaper,EBGstructureisappliedtothedesignofpowerplaneandmicrowavemicrofluidic

sensor.Themainresearchworkandprogressareasfollows:

ThefirstpartistoproposeanewtypeofplanarEBGstructure.TheadjacentunitEBGstructure

isconnectedbyanS-shapedbridge,andwhenthesuppressiondepthis−45dB,thesuppression

bandwidthrangeoftheEBGstructuretothesimultaneousswitchingnoiseinthepowerdistribution

networkisfrom0.28GHzto25GHz.Atthesametime,theequivalentcircuitmodeloftheEBG

structureisgiven,anditsupperandlowercut-offfrequenciesareanalyzedrespectively.Finally,the

signalintegrityoftheEBGstructureisanalyzedbysingle-endedsignalanddifferentialsignal

transmissionrespectively.

Thesecondpartistopropose