Broadband Suppression of Electromagnetic Noise on Printed Circuit Boards

Thumbnail Image

Files

master_Tervo_Jarno_2008.pdf (31.4 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2008

Department

Elektroniikan, tietoliikenteen ja automaation tiedekunta

Major/Subject

Radiotekniikka

Mcode

S-26

Degree programme

Language

en

Pages

71

Series

Abstract

Tietoliikenteen laitteiden kehityksessä on havaittavissa yhteisiä tekijöitä kuten alati kasvava kellotaajuus, pienenevä laitteen koko ja alenevat jännitetasot. Tämä kehityssuunta asettaa uusia vaatimuksia systeemin sähkömagneettiselle yhteensopivuudelle ja korostaa piirilevyn ominaisuuksien tärkeyttä. Samanaikaiset pulssisignaalit komponentin porteista saavat aikaan sähkömagneettista säteilyä tehonjakelutasoissa, joka on otettava huomioon piirilevyn pinnan lisäksi. Tulevissa standardeissa laitteille on asetettu rajoja jo useille gigahertseille asti. Perinteiset kohinan eristyskeinot kuten oikosulkukondensaattorit ja jaetut tehotasot eivät tarjoa ratkaisua korkeilla taajuuksilla. Muut vaihtoehdot kuten korkean permeabiliteetin väliaineet tai absorboivat materiaalit ovat taas kalliita massavalmistukseen. Metamateriaalit ovat kompleksinen materiaaliluokka, joille on yhteistä että niiden sähkömagneettiset ominaisuudet saavutetaan imitoimalla materiaalin mikroskooppista rakennetta makroskooppisella rakenteella. Sähkömagneettinen kaistanesto (Engl. EBG) on metamateriaalityyppi, joka vaimentaa sähkömagneettisia aaltoja rakenteen jaksoon verrannollisella aallonpituusalueella. Laajakaistaisen kohinan vaimentamiseen soveltuu kaksi rakenteen kehityssuuntaa; sieni-tyyppi ja planaari-tyyppi. Tämä työ esittelee ja analysoi rakenteita, joita on esitetty molempien kehityshaarojen julkaisuissa. Planaari-tyyppi tarjoaa ohuemman rakenteen, mutta samalla se vaatii apertuurien tekemistä tehonjakelutasoon, rajoittaa siirrettävän tehon määrää sekä vie laajan pinta-alan piirilevyltä. Näin ollen, työssä päädytään sieni-tyypin valintaan jatkotutkimukselle. Ensimmäisen yhdestä läpiviennistä ja johdintasosta koostuvan sieni-tyypin julkaisun jälkeen on julkaistu versioita useilla läpivienneillä estokaista kasvattamiseksi. Tässä työssä tutkitaan sieni-rakennetta neljällä läpiviennillä simuloinneilla sekä analyyttisin mallein. Tulokset osoittavat että rakenteen toiminta perustuu bi-periodisiin virtasilmukoihin, joista joka toisessa on kapasitiivinen kuorma. Täten rakenteen dispersio poikkeaa merkittävästi yhden läpiviennin sienirakenteesta ja siinä on useita resonanssipisteitä tehden rakenteesta laajakaistaisen. Läpivientien paikkaa säätämällä voidaan säätää estokaistan ominaisuuksia. Tulokset osoittavat, että yhden läpiviennin sieni-rakenne on neljän läpiviennin rakenteen erikoistapaus. Asettamalla läpiviennit salmiakkikuvioon neliön sijaan, huomattiin estokaistanleveyden kasvu kohtisuoran aallon tapauksessa. Työssä tehtiin testipiirilevy, jota mittaamalla selvitettiin rakenteen jaksojen lukumäärän vaikutusta saavutettavaan vaimennukseen. Jo yhdellä rivillä saavutettiin korkea vaimennus ja täysi estokaista neljällä rivillä.

Description

Supervisor

Tretyakov, Sergei

Thesis advisor

Inkiläinen, Olli

Keywords

electromagnetic bandgap, sähkömagneettinen kaistanesto, noise suppression, kohinan vaimentaminen, mushroom EBG, sieni-EBG, electromagnetic compatibility, sähkömagneettinen yhteensopivuus

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120554529

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK