KR20100055252A - Electromagnetic bandgap structure having hybrid periodic - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: The electromagnetic band gap structure of the different kind cycle form uses the different kind period pattern. The electromagnetic noise is alleviated to the structure of slimming and it prevents. CONSTITUTION: The first conductive layer(110) is formed in the single-side of the dielectric substrate. In the first conductive layer, the different kind period pattern(110a) embodying as the conductive material is included. In the first conductive layer, the unit pattern(110b) is periodically arranged in order to reduce the electromagnetic noise. The second conductive layer is formed in the other side of the dielectric substrate.

Description

이종 주기 형태의 전자기 밴드갭 구조물{ELECTROMAGNETIC BANDGAP STRUCTURE HAVING HYBRID PERIODIC}Electromagnetic bandgap structure of heterocyclic form {ELECTROMAGNETIC BANDGAP STRUCTURE HAVING HYBRID PERIODIC}

본 발명은 전자파 노이즈를 완화 또는 방지하도록 형성되는 전자기 밴드갭 구조물에 관한 것이다.The present invention relates to an electromagnetic bandgap structure that is formed to mitigate or prevent electromagnetic noise.

최근 첨단기기 및 시스템의 동작속도가 더욱 증가함에 따라 클락 주파수가 수 기가헤르츠(GHz) 범위에 들어가고 있다. 이에 따라, 온오프 칩(On/Off Chip) 패키지 혹은 다층 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)에서 동시 스위칭 노이즈(Simultaneous Switching Noise, SSN)에 의한 신호/전원 무결성(Signal/Power Integrity) 및 전자파 장해(Electromagnetic Interference, EMI) 문제가 중요한 설계 요소로 작용하고 있다. Recently, as the operating speed of advanced equipment and systems increases further, the clock frequency is in the range of several gigahertz (GHz). Accordingly, signal / power integrity and electromagnetic waves due to simultaneous switching noise (SSN) in an on / off chip package or a multilayer printed circuit board (PCB). Electromagnetic interference (EMI) is an important design factor.

일반적으로 아날로그 및 디지털 시스템이 혼재된 시스템에서는 동시 스위칭 노이즈에 의해 발생되는 신호/전원 무결성 및 전자파 장해 문제가 존재한다.In general, mixed systems of analog and digital systems present signal / power integrity and electromagnetic interference problems caused by simultaneous switching noise.

이러한 장해 문제를 해결하기 위한 가장 대표적인 방법은 전원층과 접지층 사이에 감결합 소자로 알려진 Decoupling Capacitor(DeCap)라고 하는 대용량 정전용량을 갖는 소자를 설치하거나 내장형 박막 커패시터(embedded thin film capacitor)배치하는 것이다. The most representative way to solve this problem is to install a device with a large capacitance called Decoupling Capacitor (DeCap), or an embedded thin film capacitor, between the power and ground layers. will be.

이 두 방법은 인쇄회로기판 실장에 따른 공정비용 증가와 더불어 수백 메가헤르츠(MHz)까지만 작동할 수 있으므로, 최근의 고속 디지털 시스템에서 문제가 되는 기가헤르츠 주파수 성분을 갖는 동시 스위칭 노이즈를 제거 할 수 없다.These two methods can only operate up to several hundred megahertz (MHz) along with the increased process costs associated with printed circuit board mounting, thus eliminating simultaneous switching noise with gigahertz frequency components that are problematic in modern high-speed digital systems. .

기가헤르츠 대역에서 전자파 노이즈 저감기술로 응용가능성이 높은 전자기 밴드갭(Electromagnetic BandGap: EBG) 구조는 특정 주파수 대역에서 높은 임피던스특성을 갖게 되어 표면에 흐르는 전류에 대한 광대역 저지특성을 갖는다. The electromagnetic bandgap (EBG) structure, which is highly applicable to electromagnetic noise reduction technology in the gigahertz band, has high impedance characteristics in a specific frequency band and has a broadband blocking characteristic against current flowing on a surface.

전자기 밴드갭 구조는 칩 패키지를 비롯한 다층 인쇄회로기판에서 전력/전원 분포 네트워크(Power/Ground Distribution Network, PDN)를 통해 전파되는 동시 스위칭 노이즈에 의한 신호/전원 무결성 및 전자파 장해 문제를 해결하기 위하여 창안된 기술이다.The electromagnetic bandgap structure is designed to solve the signal / power integrity and electromagnetic interference problems caused by simultaneous switching noise propagating through the power / ground distribution network (PDN) in multilayer printed circuit boards including chip packages. Technology has become.

전자기 밴드갭 구조의 경우는 높은 동시 스위칭 노이즈 저감을 위해, 예를 들어 추가적인 내부 비아(via)나 금속패치(patch) 설치, 또는 서로 다른 유전체 물질을 사용하는 등 구조적으로 점점 복잡해지는 문제가 있다. 이로 인하여 사이즈가 커지고 공정비용의 증가한다. 또한 주파수 저지특성 영역이 수 GHz로 제한되어 광대역 신호를 전송하는 경우 특정 주파수 대역에서 신호 전송 특성이 나빠지는 문제점이 있다.In the case of the electromagnetic bandgap structure, there is a problem that the structure becomes increasingly complicated to reduce the high simultaneous switching noise, for example, to install additional internal vias or metal patches, or to use different dielectric materials. This increases the size and increases the process cost. In addition, there is a problem in that the signal transmission characteristic is deteriorated in a specific frequency band when transmitting a wideband signal because the frequency stop characteristic region is limited to several GHz.

따라서, 보다 슬림하고 광대역 영역에서 높은 동시 스위칭 노이즈 저감 특성을 갖는 전자기 밴드갭 구조물이 고려될 수 있다.Thus, an electromagnetic bandgap structure that is slimmer and has high simultaneous switching noise reduction characteristics in the broadband region can be considered.

본 발명의 일 목적은 종래와 다른 형태로 보다 슬림한 전자기 밴드갭 구조물을 제공하기 위한 것이다.One object of the present invention is to provide a slimmer electromagnetic bandgap structure in a form different from the prior art.

본 발명의 다른 일 목적은 보다 높은 광대역 특성을 가져오는 전자기 밴드갭 구조물을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide an electromagnetic bandgap structure that brings higher broadband characteristics.

이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 전자기 밴드갭 구조물은 유전체 기판, 제1 및 제2 도전층을 포함한다. 제1 도전층은 유전체 기판의 일면에 형성되고, 도전성 재질로 구현되는 이종(異種) 주기 패턴이 구비된다. 제2 도전층은 유전체 기판의 타면에 형성되고, 제1 도전층의 접지면 역할을 한다. 이종 주기 패턴은 단위 패턴이 주기적으로 배치됨에 의하여 형성된다. 단위 패턴은 적어도 일부가 주기적으로 반복되는 무늬로 형성된다. 단위 패턴의 무늬는 도전체가 슬롯을 형성하도록 이격되게 배치됨에 따라 구현된다.In order to achieve this object of the present invention, an electromagnetic bandgap structure according to an embodiment of the present invention includes a dielectric substrate, first and second conductive layers. The first conductive layer is formed on one surface of the dielectric substrate and has a heterocycle pattern formed of a conductive material. The second conductive layer is formed on the other surface of the dielectric substrate and serves as a ground plane of the first conductive layer. The heterogeneous periodic pattern is formed by periodically disposing the unit pattern. The unit pattern is formed of a pattern in which at least a portion is periodically repeated. The pattern of the unit pattern is implemented as the conductors are spaced apart to form slots.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르는 전자기 밴드갭 구조물은 유전체 기판, 제1 및 제2 도전층을 포함한다. 제1 도전층은 유전체 기판의 일면에 형성되고, 제1 도전층에는 전자파 노이즈를 감소시키도록 단위 패턴이 주기적으로 배치된다. 제2 도전층은 상기 제1 도전체의 접지면 역할을 하도록 유전체 기판의 타면에 형성된다. 단위 패턴은 슬롯이 주기적으로 반복되는 무늬를 형성한다.According to an aspect of the present invention, an electromagnetic bandgap structure according to another embodiment of the present invention includes a dielectric substrate, first and second conductive layers. The first conductive layer is formed on one surface of the dielectric substrate, and the unit pattern is periodically disposed on the first conductive layer to reduce electromagnetic noise. The second conductive layer is formed on the other surface of the dielectric substrate to serve as a ground plane of the first conductor. The unit pattern forms a pattern in which slots are periodically repeated.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 슬롯은 양단 사이에서 수직으로 꺽이도록 형성된다. According to another aspect of the invention, the slot is formed so as to be bent vertically between both ends.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 단위 패턴은 복수의 도전체 및 도전성 브랜치를 포함한다. 복수의 도전체는 단위 패턴의 무늬를 형성하도록 서로에 대해 이격되게 배치된다. 도전성 브랜치는 슬롯에 배치되고, 양단이 복수의 도전체와 각각 연결된다. 복수의 도전체는 서로 다른 주파수 대역의 전자파 노이즈를 차단하도록 배치될 수 있다.According to another aspect of the invention, the unit pattern includes a plurality of conductors and conductive branches. The plurality of conductors are spaced apart from each other to form a pattern of unit patterns. The conductive branch is disposed in the slot, and both ends thereof are connected to the plurality of conductors, respectively. The plurality of conductors may be arranged to block electromagnetic noise of different frequency bands.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 도전체는 제1 및 제2 도전체를 포함한다. 제1 및 제2 도전체는 각각 모서리부가 직교하는 내각 및 외각을 이루도록 형성된다. 제1 및 제2 도전체는 슬롯을 형성하도록 각 모서리부가 서로에 대해 이격된 채로 마주보게 배치된다.According to another aspect of the invention, the conductor comprises first and second conductors. The first and second conductors are formed to form inner and outer corners having orthogonal corner portions, respectively. The first and second conductors are disposed facing each other with the corner portions spaced apart from each other to form a slot.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 전자기 밴드갭 구조물은 이종 주기 패턴을 이용함에 따라, 슬림한 구조로 전자파 노이즈를 완화 및 방지할 수 있다. 이에 따라 전자기 밴드갭 구조물의 제조비용과 사이즈가 줄어들 수 있다.The electromagnetic bandgap structure according to the present invention configured as described above can mitigate and prevent electromagnetic noise with a slim structure by using a heterogeneous periodic pattern. Accordingly, the manufacturing cost and size of the electromagnetic bandgap structure can be reduced.

또한, 이종의 주기를 갖도록 배치되는 슬롯에 의하여, 광대역 영역에서 전자파 노이즈를 감소시킬 수 있다. In addition, by the slot disposed to have a heterogeneous period, it is possible to reduce the electromagnetic noise in the broadband region.

이하, 본 발명에 관련된 전자기 밴드갭 구조물에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성 에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the electromagnetic bandgap structure which concerns on this invention is demonstrated in detail with reference to drawings. In the present specification, the same or similar reference numerals are assigned to the same or similar components in different embodiments, and the description thereof is replaced with the first description. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural forms unless the context clearly indicates otherwise.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 전자기 밴드갭 구조물(100)을 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1의 라인(Ⅱ-Ⅱ)를 따라 취한 전자기 밴드갭 구조물(100)의 단위 패턴(110b)을 나타내는 단면도이다.1 is a plan view illustrating an electromagnetic bandgap structure 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a unit pattern 110b of the electromagnetic bandgap structure 100 taken along the line II-II of FIG. 1. ) Is a cross-sectional view.

전자기 밴드갭 구조물(100)에는 제1 도전층(110)이 형성된다. 제1 도전층(110)에는 도전성 재질로 구현되는 이종(異種) 주기 패턴(110a)이 구비된다. 제1 도전층(110)에는 전자파 노이즈를 감소시키도록 단위 패턴(110b)이 주기적으로 배치된다.The first conductive layer 110 is formed in the electromagnetic bandgap structure 100. The first conductive layer 110 is provided with a heterocyclic pattern 110a made of a conductive material. The unit pattern 110b is periodically disposed on the first conductive layer 110 to reduce electromagnetic noise.

이종 주기 패턴(110a)은 단위 패턴(110b)이 주기적으로 배치됨에 의하여 형성된다. 단위 패턴(110b)은 적어도 일부가 주기적으로 반복되는 무늬로 형성된다. 단위 패턴(110b)은 사각형을 이루고, 사각형의 내부에는 상기 무늬가 도전성 재질에 의하여 형성된다.The heterogeneous periodic pattern 110a is formed by periodically disposing the unit pattern 110b. The unit pattern 110b is formed of a pattern in which at least part of the unit pattern 110 is periodically repeated. The unit pattern 110b forms a quadrangle, and the pattern is formed of a conductive material inside the quadrangle.

단위 패턴(110b)에 형성되는 상기 무늬는 슬롯(130, Slot)이 주기적으로 반복되는 형태가 될 수 있다. 이는 도전체(120, 도 3 참조)가 슬롯(131)을 형성하도록 이격되게 배치됨에 따라 구현된다.The pattern formed in the unit pattern 110b may have a form in which slots 130 are periodically repeated. This is implemented as the conductors 120 (see FIG. 3) are spaced apart to form the slots 131.

단위 패턴(110b)은, 예를 들어 전자기 밴드갭 구조물(100)에 장착되는 복수의 도전체(120)에 의하여 형성되는 사각 형태의 금속패치로 구현될 수 있다.The unit pattern 110b may be implemented as, for example, a rectangular metal patch formed by a plurality of conductors 120 mounted on the electromagnetic bandgap structure 100.

슬롯(131)은 양단 사이에서 적어도 일부가 수직으로 꺽이도록 형성된다. 슬 롯(131)은 예를 들어 "L"자의 형태로 형성될 수 있다. The slot 131 is formed so that at least a part of the slot 131 is vertically bent. The slot 131 may be formed, for example, in the form of "L".

슬롯(131a, 131b, 131c, 131d)은 단위 패턴(110b)의 내부에서 단위 패턴(110b)의 모서리에 대해 경사진 방향으로 주기적으로 형성된다. 단위 패턴(110b)이 주기적으로 배치됨에 따라 각 단위 패턴(110b)에서 서로에 대해 동일한 위치에 형성되는 슬롯들(131a, 132a, 133a, 134a)은 주기적으로 배치된다. 이에 따라 슬롯(131)은 서로 다른 주기를 함께 가지도록 배치된다.The slots 131a, 131b, 131c, and 131d are periodically formed in the direction inclined with respect to the edge of the unit pattern 110b inside the unit pattern 110b. As the unit pattern 110b is periodically disposed, the slots 131a, 132a, 133a, and 134a formed at the same position with respect to each other in each unit pattern 110b are periodically disposed. Accordingly, the slot 131 is disposed to have different periods together.

도 2를 참조하면, 전자기 밴드갭 구조물(100)은 유전체 기판(140)을 포함한다. Referring to FIG. 2, the electromagnetic bandgap structure 100 includes a dielectric substrate 140.

유전체 기판(140)은 비전도성을 갖는 절연부재일 수 있으며, 유전체 기판(140)의 유전율 및 투자율은 원하는 주파수 대역에서 노이즈 저감 성능 향상을 위해서 가변될 수 있다. 본 발명과 관련한 유전체 기판(140)은 자성체 기판으로 대체될 수 있다.The dielectric substrate 140 may be an insulating member having non-conductivity, and the dielectric constant and permeability of the dielectric substrate 140 may be changed to improve noise reduction performance in a desired frequency band. Dielectric substrate 140 in accordance with the present invention can be replaced by a magnetic substrate.

유전체 기판(140)의 일면에는 제1 도전층(110)이 형성된다. 유전체 기판(140)의 타면에는 제2 도전층(150)이 형성된다. 제2 도전층(150)은 도전성 재질로 형성될 수 있다. 제2 도전층(150)은 제1 도전층(110)의 접지면 역할을 하도록 형성된다. 제2 도전층(150)은, 예를 들어 회로패턴에 구비되는 접지단으로 형성될 수 있다.The first conductive layer 110 is formed on one surface of the dielectric substrate 140. The second conductive layer 150 is formed on the other surface of the dielectric substrate 140. The second conductive layer 150 may be formed of a conductive material. The second conductive layer 150 is formed to serve as a ground plane of the first conductive layer 110. The second conductive layer 150 may be formed of, for example, a ground terminal provided in the circuit pattern.

도 3은 도 1의 전자기 밴드갭 구조물(100)의 단위 패턴(110)을 나타내는 평면도이다.3 is a plan view illustrating a unit pattern 110 of the electromagnetic bandgap structure 100 of FIG. 1.

본 도면을 참조하면, 단위 패턴(110)는 복수의 도전체(120a, 120b, 120c, 120d)로 형성된다.Referring to the figure, the unit pattern 110 is formed of a plurality of conductors (120a, 120b, 120c, 120d).

복수의 도전체(120a, 120b, 120c, 120d) 중 어느 하나, 예를 들어 제1 도전체(120a)는 모서리부(122a)가 직교하는 외각을 이루도록 형성된다. 복수의 도전체(120a, 120b, 120c, 120d) 중 다른 하나, 예를 들어 제2 도전체(120b)는 모서리부(122b)가 직교하는 내각을 이루도록 형성된다. Any one of the plurality of conductors 120a, 120b, 120c, and 120d, for example, the first conductor 120a is formed such that the corner portion 122a has an orthogonal angle. Another one of the plurality of conductors 120a, 120b, 120c, and 120d, for example, the second conductor 120b, is formed such that the corner portion 122b forms an orthogonal angle.

제1 및 제2 도전체(120a, 120b)는 슬롯(131c)을 형성하도록 각 모서리부(122a, 122b)가 서로에 대해 이격된 채로 마주보게 배치된다.The first and second conductors 120a and 120b are disposed to face each other with the corner portions 122a and 122b spaced apart from each other to form a slot 131c.

복수의 도전체(120a, 120b, 120c, 120d)는 주기적으로 배치되는 슬롯(131a, 131b, 131c)에 의한 무늬를 형성하도록 서로에 대해 이격되게 배치된다. 본 도면을 참조하면, 제4 도전체(120d)는 사각형으로 형성되고, 제3 내지 제1 도전체(120c, 120b, 120a)는 각각 직교하는 내각과 외각을 함께 구비하는 수직으로 꺽어진 띠 형상으로 형성된다. 상기와 같이 배치된 복수의 도전체(120a, 120b, 120c, 120d)에 의하여 양단 사이에서 적어도 일부가 수직으로 꺽이는 슬롯(131a, 131b, 131c)이 각각 형성되고, 슬롯(131a, 131b, 131c)은 주기적으로 배치된다.The plurality of conductors 120a, 120b, 120c, and 120d are spaced apart from each other to form a pattern by the slots 131a, 131b, and 131c that are periodically arranged. Referring to the figure, the fourth conductor 120d is formed in a quadrangle, and the third to first conductors 120c, 120b, and 120a each have a vertically bent strip shape having both an inner and an orthogonal angle. Is formed. The plurality of conductors 120a, 120b, 120c, and 120d arranged as described above form slots 131a, 131b, and 131c, each of which is at least partially vertically folded between the two ends, and the slots 131a, 131b, and 131c, respectively. Are placed periodically.

슬롯(131)에는 도전성 브랜치(160)가 배치될 수 있다. 도전성 브랜치(160)는 양단이 서로 대응하는 복수의 도전체(120a, 120b, 120c, 120d), 예를 들어 제1 및 제2 도전체(120a, 120b), 제2 및 제3 도전체(120b, 120c), 제3 및 제4 도전체(120c, 120d)를 각각 연결시키도록 형성된다. 슬롯(131)의 폭은 도전성 브랜치(160)의 길이에 따라 종속적으로 가변될 수 있다. The conductive branch 160 may be disposed in the slot 131. The conductive branch 160 may include a plurality of conductors 120a, 120b, 120c, and 120d corresponding to each other, for example, first and second conductors 120a and 120b, and second and third conductors 120b. And 120c) and the third and fourth conductors 120c and 120d, respectively. The width of the slot 131 may vary depending on the length of the conductive branch 160.

도 4a는 도 1의 단위 패턴(110b)의 차단부(121a, 121b, 121c, 121d)를 보여 주는 개념도이고, 도 4b는 각 차단부(121a, 121b, 121c, 121d)의 차단주파수를 보여주는 그래프이다.4A is a conceptual diagram illustrating the blocking parts 121a, 121b, 121c, and 121d of the unit pattern 110b of FIG. 1, and FIG. 4B is a graph showing the cutting frequency of each of the blocking parts 121a, 121b, 121c, and 121d. to be.

단위 패턴(110)의 크기는 원하는 노이즈 저감 주파수대역의 차단주파수에 의해서 결정될 수 있다.The size of the unit pattern 110 may be determined by the cutoff frequency of the desired noise reduction frequency band.

복수의 도전체(120a, 120b, 120c, 120d)는 서로 다른 주파수 대역의 전자파 노이즈를 차단하도록 배치된다.The plurality of conductors 120a, 120b, 120c, and 120d are arranged to block electromagnetic noise of different frequency bands.

예를 들어, 제1 도전체(120a)는 노이즈 저감 주파수대역의 최저 차단주파수인 제1 차단주파수를 결정하고, 제2 도전체(120b)는 제2 차단주파수를 결정하고, 제3 도전체(120c)는 제3 차단주파수를 결정하고, 제4 도전체(120d)는 제4 차단주파수를 결정한다. For example, the first conductor 120a determines the first cutoff frequency, which is the lowest cutoff frequency of the noise reduction frequency band, and the second conductor 120b determines the second cutoff frequency, and the third conductor ( 120c) determines the third cutoff frequency, and the fourth conductor 120d determines the fourth cutoff frequency.

이하 제1 내지 제4 도전체에 의하여 제1 내지 제4 차단주파수가 결정되는 과정을 설명한다.Hereinafter, a process of determining the first to fourth cutoff frequencies by the first to fourth conductors will be described.

복수의 도전체(120a, 120b, 120c, 120d)와 슬롯(131a, 131b, 131c)은 각각 사각 형태로 형성되는 차단부(121a, 121b, 121c, 121d)을 형성한다. 제4 차단부(121d)는 제4 도전체(120d)와 같은 크기가 되고, 제3 차단부(121c)는 제3 및 제4 도전체(120c, 120d)와 제1 슬롯(131a)이 합쳐진 크기이 된다. 제2 차단부(121b)는 제3 차단부(121c), 제2 도전체(120b) 및 제2 슬롯(131b)이 합쳐진 크기가 되고, 제1 차단부(121a)은 제2 차단부(121b), 제1 도전체(120a) 및 제3 슬롯(131c)이 합쳐진 영역이 된다.The plurality of conductors 120a, 120b, 120c, and 120d and the slots 131a, 131b, and 131c form the blocking portions 121a, 121b, 121c, and 121d respectively formed in a quadrangular shape. The fourth blocking part 121d is the same size as the fourth conductor 120d, and the third blocking part 121c is formed by combining the third and fourth conductors 120c and 120d and the first slot 131a. It becomes size. The second blocking part 121b has a size in which the third blocking part 121c, the second conductor 120b, and the second slot 131b are combined, and the first blocking part 121a is the second blocking part 121b. ), The first conductor 120a and the third slot 131c are combined.

단위 패턴(110)의 노이즈 저감특성은 슬롯(131)에 의해서 분리된 내부 주기 적인 제1 내지 제4 차단부(121a, 121b, 121c, 121d)의 차단주파수 중첩 특성에 의해서 종속적으로 가변될 수 있다. The noise reduction characteristic of the unit pattern 110 may be varied depending on the cutoff frequency overlapping characteristics of the internal periodic first to fourth cutouts 121a, 121b, 121c, and 121d separated by the slot 131. .

차단부(121a, 121b, 121c, 121d)는 집중소자(lumped element)인 커패시턴스(capacitance)와 인덕턴스(inductance)의 조합으로 등가모델링 될 수 있다.The blocking parts 121a, 121b, 121c, and 121d may be equivalently modeled by a combination of capacitance and inductance, which are lumped elements.

도 5a 내지 도 5c는 도 1의 단위 패턴(110b)의 등가회로를 나타내는 회로도이다.5A through 5C are circuit diagrams illustrating an equivalent circuit of the unit pattern 110b of FIG. 1.

커패시턴스 C는 차단부(121a, 121b, 121c, 121d)의 물리적인 크기에 의해 좌우되며, 인덕턴스 L은 도전성 브랜치(160)의 길이에 비례하고, 라인의 선폭에 반비례 한다.The capacitance C depends on the physical size of the blocking portions 121a, 121b, 121c, 121d, and the inductance L is proportional to the length of the conductive branch 160 and inversely proportional to the line width of the line.

이를 통하여, 차단부(120a, 120b, 120c, 120d)와 도전성 브랜치(160)는 커패시턴스와 인덕턴스로 이루어진 T 네트워크(network) 등가회로로 모델링 될 수 있다. 도 5c를 참조하며, 슬롯(131)이 삽입된 단위 패턴(110)은 Τ 네트워크로 이루어진 차단부(120a, 120b, 120c, 120d)와 도전성 브랜치(160)의 조합이 주기적으로 연결된 2포트(port) 네트워크로 등가 모델링 될 수 있다. 따라서 단위 패턴(110)에 슬롯(131a, 131b, 131c)을 삽입하여 내부적인 주기구조를 가지게 함으로서, 광대역에서 밴드-차단(band-stop) 필터링 효과를 향상시키는 것이 가능하다.Through this, the blocking parts 120a, 120b, 120c, and 120d and the conductive branch 160 may be modeled as a T network equivalent circuit composed of capacitance and inductance. Referring to FIG. 5C, the unit pattern 110 having the slot 131 inserted therein is a 2 port in which a combination of the blocking portions 120a, 120b, 120c, and 120d formed of a network and the conductive branch 160 is periodically connected. The equivalent model can be modeled as a network. Therefore, by inserting the slots 131a, 131b, and 131c into the unit pattern 110 to have an internal periodic structure, it is possible to improve the band-stop filtering effect in the wideband.

각 차단부(121a, 121b, 121c, 121d)의 차단주파수는 영상 파라미터 방법(image parameter method)을 이용하여, 다음 수학식으로 표현될 수 있다. The cutoff frequencies of the cutoff units 121a, 121b, 121c, and 121d may be expressed by the following equations using an image parameter method.

Figure 112008079228055-PAT00001
Figure 112008079228055-PAT00001

여기서 F: 차단주파수, LB: 도전성 브랜치(160)의 인덕턴스, LP: 차단부의 인덕턴스, CP: 차단부의 커패시턴스이다.Where F: the cut-off frequency, B L: inductance, L P in the conductive branch 160: blocking portion inductance, C P: a blocking portion capacitance.

제1 내지 제4 차단주파수는 각각 다음과 같다.The first to fourth cutoff frequencies are as follows.

Figure 112008079228055-PAT00002
Figure 112008079228055-PAT00002

여기서 F1 내지 F4: 제1 내지 제4 차단주파수, LB: 도전성 브랜치(160)의 인덕턴스, LP1 내지 LP4: 제1 내지 제4 차단부(121a, 121b, 121c, 121d)의 인덕턴스, CP1 내지 CP4: 제1 내지 제4 차단부(121a, 121b, 121c, 121d)의 커패시턴스, LS1 내지 LS3: 각 슬롯(131a, 131b, 131c)의 인덕턴스, CS1 내지 CS3: 각 슬롯(131a, 131b, 131c)의 커패시턴스이다.Where F 1 to F 4 : first to fourth blocking frequencies, L B : inductance of the conductive branches 160, L P1 to L P4 : inductances of the first to fourth blocking portions 121a, 121b, 121c, and 121d. C P1 to C P4 : Capacitance of the first to fourth blocking portions 121a, 121b, 121c and 121d, L S1 to L S3 : Inductance of each slot 131a, 131b and 131c, C S1 to C S3 : It is the capacitance of each slot 131a, 131b, 131c.

도 6은 도 1의 전자기 밴드갭 구조물(100)에서 전자파 노이즈 저감 정도를 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing the degree of electromagnetic noise reduction in the electromagnetic bandgap structure 100 of FIG.

본 그래프는 전자기 밴드갭 구조물(100, 도 1 참조)를 이용하여 전산 모사한 동작 주파수별 전자파 노이즈 저감정도를 나타낸다. 세로축에 나타낸 삽입손실(insertion loss)은 입력에 대한 출력값을 데시벨(dB) 스케일로 나타낸 값으로서 0에 가까울수록 낮은 전자파 노이즈 저감정도를 나타내고, 절대값이 커질수록 높은 전자파 노이즈 저감정도를 나타난다. 본 그래프를 참조하면, 초 광대역 영역(3GHz ∼ 20GHz)에서 50dB 이상의 전자파 노이즈 저감정도를 보이는 것을 알 수 있다. This graph shows the degree of electromagnetic noise reduction by operating frequency simulated using the electromagnetic bandgap structure 100 (see FIG. 1). The insertion loss shown on the vertical axis represents the output value of the input in decibel (dB) scale. The closer to 0, the lower the electromagnetic noise reduction degree, and the larger the absolute value, the higher the electromagnetic noise reduction degree. Referring to this graph, it can be seen that the electromagnetic wave noise reduction degree of 50 dB or more is shown in the ultra wide band (3 GHz to 20 GHz).

상기와 같은 전자기 밴드갭 구조물은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The electromagnetic bandgap structure as described above is not limited to the configuration and method of the embodiments described above, but the embodiments may be configured by selectively combining all or some of the embodiments so that various modifications can be made.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 전자기 밴드갭 구조물을 나타내는 평면도.1 is a plan view showing an electromagnetic bandgap structure according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 라인(Ⅱ-Ⅱ)를 따라 취한 전자기 밴드갭 구조물의 단위 패턴을 나타내는 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a unit pattern of an electromagnetic bandgap structure taken along the line II-II of FIG. 1.

도 3은 도 1의 전자기 밴드갭 구조물의 단위 패턴을 나타내는 평면도.3 is a plan view illustrating a unit pattern of the electromagnetic bandgap structure of FIG. 1.

도 4a는 도 1의 단위 패턴의 차단부를 보여주는 개념도.4A is a conceptual diagram illustrating a blocking part of a unit pattern of FIG. 1.

도 4b는 각 차단부의 차단주파수를 보여주는 그래프.Figure 4b is a graph showing the cutoff frequency of each blocking unit.

도 5a 내지 도 5c는 도 1의 단위 패턴의 등가회로를 나타내는 회로도.5A to 5C are circuit diagrams showing an equivalent circuit of the unit pattern of FIG.

도 6은 도 1의 전자기 밴드갭 구조물에서 전자파 노이즈 저감 정도를 나타내는 그래프.6 is a graph showing the degree of electromagnetic noise reduction in the electromagnetic bandgap structure of FIG.

Claims (7)

유전체 기판;Dielectric substrates; 상기 유전체 기판의 일면에 형성되고, 전자파 노이즈를 감소시키도록 단위 패턴이 주기적으로 배치되는 제1 도전층; 및A first conductive layer formed on one surface of the dielectric substrate and having a unit pattern periodically disposed to reduce electromagnetic noise; And 상기 제1 도전층의 접지면이 되도록 상기 유전체 기판의 타면에 형성되는 제2 도전층을 포함하고,A second conductive layer formed on the other surface of the dielectric substrate so as to be a ground plane of the first conductive layer, 상기 단위 패턴은 슬롯(Slot)이 주기적으로 반복되는 무늬를 형성하는 것을 특징으로 하는 전자기 밴드갭 구조물.The unit pattern is an electromagnetic bandgap structure, characterized in that to form a pattern in which slots are periodically repeated. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 슬롯은 양단 사이에서 수직으로 꺽이도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기 밴드갭 구조물.And the slot is formed to be bent vertically between both ends. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단위 패턴은,The unit pattern, 상기 무늬를 형성하도록 서로에 대해 이격되게 배치되는 복수의 도전체; 및A plurality of conductors spaced apart from each other to form the pattern; And 상기 슬롯에 배치되고, 양단이 상기 복수의 도전체와 각각 연결되는 도전성 브랜치를 포함하는 전자기 밴드갭 구조물.An electromagnetic bandgap structure disposed in the slot, the conductive band gap comprising a conductive branch at both ends connected to the plurality of conductors, respectively. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 복수의 도전체는 서로 다른 주파수 대역의 전자파 노이즈를 차단하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전자기 밴드갭 구조물.And the plurality of conductors are arranged to block electromagnetic noise of different frequency bands. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도전체는 각 모서리부가 직교하는 내각 및 외각을 각각 이루도록 형성되는 제1 및 제2 도전체를 포함하고,The conductor includes first and second conductors formed to form inner and outer angles of each corner portion perpendicular to each other. 상기 제1 및 제2 도전체는 상기 슬롯을 형성하도록 상기 각 모서리부가 서로에 대해 이격된 채로 마주보게 배치되는 것을 특징으로 하는 전자기 밴드갭 구조물.And the first and second conductors are disposed facing each other with their respective corner portions spaced apart from each other to form the slots. 유전체 기판;Dielectric substrates; 상기 유전체 기판의 일면에 형성되고, 도전성 재질로 구현되는 이종(異種) 주기 패턴이 구비되는 제1 도전층; 및A first conductive layer formed on one surface of the dielectric substrate and provided with a heterocycle pattern formed of a conductive material; And 상기 유전체 기판의 타면에 형성되는 제2 도전층를 포함하고,A second conductive layer formed on the other surface of the dielectric substrate, 상기 이종 주기 패턴은 단위 패턴이 주기적으로 배치됨에 의하여 형성되고,The heterogeneous periodic pattern is formed by periodically disposing a unit pattern, 상기 단위 패턴은 적어도 일부가 주기적으로 반복되는 무늬로 형성되고,The unit pattern is formed of a pattern in which at least a portion is periodically repeated, 상기 무늬는 도전체가 슬롯을 형성하도록 이격되게 배치됨에 따라 구현되는 것을 특징으로 하는 전자기 밴드갭 구조물.The pattern is implemented as the conductors are spaced apart to form slots. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 슬롯은 양단 사이에서 수직으로 꺽이도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기 밴드갭 구조물.And the slot is formed to be bent vertically between both ends.
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