자기결합을 강화한 meandred split Power/Ground plane의 전자파 복사 감소 효과에 관한 연구
Magnetic Coupling enhanced Meandered Split on Power/Ground Plane For the Reduction of Radiated Emission
- 주제(키워드) split power/ground plane , meandered split , magnetic coupling , crosstalk , radiated emission
- 발행기관 서강대학교 전자공학과 대학원
- 지도교수 이행선
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 석사
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000044867
- 본문언어 한국어
초록/요약
집적화 기술이 발달함에 따라 현대의 High-speed multilayer printed circuit board 에는 다양한 전압 레벨로 동작하는 전자 장치들이 많이 존재한다. 이 전자 장치들에 서로 다른 전압 레벨을 공급해주기 위해서 power/ground 평면의 분리가 필수적이고 power/ground 평면의 분리를 통해 다른 부분에서 발생되는 power/ground noise를 제거할 수 있는 장점이 있다. 그런데, power/ground 평면을 분리시키면 power plane 또는 ground plane을 통해 신호의 전류가 귀환(return) 되어야 할 경로가 분리가 된다. 그에 따라 radiation 문제가 발생된다. 이 문제점을 효과적으로 해결하기 위해 본 논문에서는 power/ground 평면을 구부러진(meander) 모양으로 분리(split)하는 방법을 제시한다. 그리고 시뮬레이션과 실제 측정을 통하여 radiation을 줄이는데 효과가 있음을 검증한다. 구부러진 분리 방법은 상호 인덕턴스 커플링을 통하여 return current의 경로를 형성시켜줄 수 있다. 구부러진 구조의 등가회로를 제시하였고 S parameter를 계산하여 측정값과 비교함으로서 등가회로가 1GHz까지 정확함을 증명하였다. 그리고 시간축에서 등가회로를 시뮬레이션한 결과와 실제 측정값 비교를 통해 시간축에서도 등가회로가 정확함을 증명하였다. 이 구부러진 분리 방법을 사용하였을 경우, 일자분리 방법보다 near field와 far field에서 radiated emission이 10dB이상 감쇄효과를 보였다. [8]에서의 테이퍼 분리 방법은 5dB의 감쇄효과를 보였는데, 제안한 구부러진 분리 방법은 10dB이상의 감쇄효과를 보여, 최종적으로 구부러진 분리 방법이 테이퍼 분리 방법보다 radiated emission 감쇄에 효과적인 것을 증명하였다.
more목차
Ⅰ. 서론 = 1
Ⅱ. 본론 = 3
1. 완전한 그라운드 평면을 갖고 있는 microstrip line = 3
1.1 Reflection and transmission of signal = 3
1.1.1 Return current distribution = 6
1.2 Radiation = 10
2. 분리된 그라운드 평면을 갖고 있는 microstrip line = 11
2.1 일자로 분리된 ground 평면을 갖는 microstrip line = 11
2.1.1 Reflection and transmission of signal = 11
2.1.2 Conversion of signal line and ground discontinuity = 13
2.1.3 Radiation = 19
2.2 구부러진 모양으로 분리된 ground 평면을 갖는 microstrip line = 20
2.2.1 Equivalent circuit of meander structures = 20
Ⅲ. 제작 및 실험 결과 = 31
3.1 Reflection and transmission of signal = 31
3.1.1 Frequency domain = 31
3.1.2 Time domain = 36
3.2 Radiation = 41
3.2.1 Near field radiated emission = 41
3.2.2 Far field radiated emission = 45
Ⅳ. 결론 = 48
Ⅴ. 참고문헌 = 49
표차례
(표 1) ABCD parameter = 18
그림차례
(그림 1) 완전한 ground평면을 갖고 있는 microstrip line = 4
(그림 2) 특성임피던스 Z0의 일정한 비율로 진행하는 전파의 특성 = 5
(그림 3) low speed return current의 전류 분포 = 6
(그림 4) high speed return current의 전류 분포 = 7
(그림 5) signal line 아래에 분포된 high-frequency current density = 8
(그림 6) Radiated emission의 상쇄 = 10
(그림 7) analog/digital ground 의 분리(split) = 11
(그림 8) split ground에서 신호의 반사 및 전송 = 12
(그림 9) ground discontinuity를 signal discontinuity로 변환 = 13
(그림 10) ground평면이 일자로 분리된 구조 = 15
(그림 11) W=2*H인 경우의 ground 평면의 전류 분포 = 15
(그림 12) gap이 있는 microstrip line의 등가회로 = 16
(그림 13) 계산된 S11과 측정된 S11의 비교 = 17
(그림 14) ground slot위를 지나가는 signal line = 19
(그림 15) 구부러진 모양으로 분리된 ground 평면 = 20
(그림 16) 구부러진 구조의 한 주기 = 21
(그림 17) 구부러진 한 주기 구조의 등가회로 = 22
(그림 18) inductor 값 추출 = 23
(그림 19) coupling coefficient k 추출 = 24
(그림 20) 전체 구부러진 구조의 등가회로 = 25
(그림 21) 전체 구조를 도체 3개의 구조로 고려한 등가회로 = 26
(그림 22) 구부러진 구조일 때 계산된 값과 측정된 값 비교 = 30
(그림 23-1) straight split method = 31
(그림 23-2) meandered split method = 32
(그림 24-1) magnitude = 33
(그림 24-2) phase = 34
(그림 25) mutual coupling의 유무에 따른 주파수 특성변화 = 35
(그림 26) time domain 파형 측정을 위한 test set up = 36
(그림 27) 실제 측정 상황을 고려한 ADS 시뮬레이션 = 37
(그림 28-1) period가 짧은 파형이 인가된 경우 = 38
(그림 28-2) period가 긴 파형이 인가된 경우 = 39
(그림 29) near field radiated emission test set up = 41
(그림 30) Receiving position = 42
(그림 31-1) 1번 위치에서 측정된 radiated emission = 43
(그림 31-2) 2번 위치에서 측정된 radiated emission = 43
(그림 31-3) 3번 위치에서 측정된 radiated emission = 44
(그림 31-4) 4번 위치에서 측정된 radiated emission = 44
(그림 32-1) 수신안테나가 수평 편파일 때 test set up = 46
(그림 32-2) 수신안테나가 수직 편파일 때 test set up = 46
(그림 33) far field radiated emission 측정 결과 = 47
