一種用于ccd相機的降噪電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設計一種用于CCD相機的降噪電路，用于對CCD相機電路中噪聲的抑制，屬 于電子電路與系統技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著空間光學遙感相機電子學向高速率、高集成度和微型化的趨勢發展，電路中 數字型集成電路數量越來越多，規模也越來越大。而集成電路內部晶體管工作時的開關轉 換必然會引起電流的變化。隨著電路中時鐘頻率的增大，電流變化速度變快，導致電路中供 電系統電壓的穩定性受到影響。
[0003] 目前空間光學遙感相機的發展，對于相機視頻電路的設計提出了更高的要求。對 于高分辨率相機，圖像的時鐘和數據速率可W達到百MHz量級甚至GHz量級，多個電路產生 的同步開關噪聲的重復頻率基本上與此相同。由于目前推掃式衛星相機還必須采用CCD器 件，使得相機視頻電子學為模數混合信號電路系統，因此當同步開關噪聲禪合到模擬信號 處理電路中時，就會對相機成像質量產生很大的影響，嚴重降低了系統的信噪比。近年來已 經開始將微波與電磁場領域的研究成果引入高速模數混合電路來研究降低噪聲的方法，出 現了一種電磁帶隙結構，對同步開關噪聲的抑制提出的新的解決方法。
【發明內容】
[0004] 本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提出了一種用于CCD相機的降 噪電路，采用本發明實現了相機電路信噪比的提升和相機成像質量的提高。 陽0化]本發明的技術解決方案是：一種用于CCD相機的降噪電路，在電路板上嵌入一種 周期性的電磁帶隙結構；該電磁帶隙結構由周期重復的基本單元組成；所述基本單元由橋 接連線和小塊部分組成；多個重復的基本單元通過橋接連線部分連接，使電磁帶隙結構等 效為集總參數的LC網絡；基本單元諧振時，利用阻抗無窮大的特性，抑制諧振頻率附近的 電磁波，形成電磁頻率帶隙；
[0006] 所述電磁帶隙結構的基本單元為中屯、對稱結構；該基本單元上，橫豎分別縷空一 個貫通的長方形，該長方形W基本單元的中屯、呈左右對稱的形狀，在基本單元的中屯、位置， 鋪設一正方形小塊；該中屯、小塊通過斜線分別連接基本單元四個角的小塊并成為一體；W 中屯、小塊四條邊的中點為起點，W基本單元四條邊的中點為終點，中屯、對稱地鋪設四條螺 旋形曲線，螺旋形曲線與周圍的邊界不相交。
[0007] 所述小塊、基本單元的材料為銅材料；基本單元的整體尺寸為15mmX15mm的正方 形；所述長方形的寬度為5mm;正方形小塊的尺寸為0. 4mmX0. 4mm;
[0008] 每條螺旋形曲線的線寬為0. 2mm，螺旋形曲線纏繞的線間距為0. 2mm，螺旋形曲線 與周圍的邊界距離為0. 2mm。
[0009] 所述電磁帶隙結構采用正常的電路板加工的方式蝕刻到電源層上。
[0010] 本發明與現有技術相比具有如下優點：
[0011] (I)相對于工程上使用去禪電容降低電路噪聲的方法，本發明對于高速CCD相機 電路中的高頻噪聲部分有更好的抑制作用，抑制程度也相當可觀。而且相對于去禪電容降 噪的經驗型原則，本發明更具有能通過仿真來判斷抑制程度的優點。 陽〇1引 似本發明提出的基于電磁帶隙腳G)結構的高速CCD相機降噪電路中，采用一種 平面電磁帶隙結構。該結構相對于現有的平面電磁帶隙結構，在保證基本單元中小塊面積 的同時，盡可能的增加基本單元中的橋接連線結構，從而在頻域的角度，抑制噪聲的起始頻 率上有一定程度的降低，降噪帶寬上又有一定程度的提高，從而在整體上提高了電路的降 噪效果。
[0013] (3)本發明中采用的電磁帶隙結構，在實際工程中使用時，在保證基本原理的基礎 上，又能根據電路板的具體布局等信息，進行電磁帶隙基本單元形狀和布局的調整，來適用 于不同的電路板結構，從而大大增加了平面電磁帶隙巧BG)布局的靈活性。
[0014] (4)此外，本發明的電路板因采用在電路板上蝕刻的方式實現，從而在一定程度上 減小的電路板的重量。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明電磁帶隙結構基本單元；
[0016] 圖2為本發明中電磁帶隙結構基本單元的等效電路圖；
[0017]圖3為使用本發明中的電磁帶隙結構噪聲頻譜圖；
[0018] 圖4為沒有使用本發明中的電磁帶隙結構噪聲頻譜圖。
【具體實施方式】
[0019] 本發明首先是根據最新的微波領域的相關理論研究，設計出一種新型的平面電磁 帶隙結構。如圖1所示，為本發明提出的一種高速CCD相機降噪電路中所采用的電磁帶隙 結構的基本單元。該結構的設計是根據電磁帶隙的相關理論，從等效電路的角度出發，分析 出增大結構中橋接連線長度的方法來提高降噪效果。然后根據W上分析，設計出一種新型 的電磁帶隙結構。
[0020] 該結構的主要特點就是在一層平面上蝕刻上周期性的運種基本單元結構。每個單 元結構又主要由橋接連線和小塊兩部分組成。其中橋接連線部分主要起到電感的作用，小 塊部分主要起到電容的作用。運樣多個基本單元相互連接，等效于集總LC濾波電路，從而 能夠抑制電路中噪聲的傳播。
[0021] 該結構在保證等效電容的情況下，極大的增大等效電感的部分。通過仿真得出，該 結構有很好的降噪效果。當噪聲抑制深度為-30地時，帶隙的阻帶范圍為0. 7GHz到2. 3GHz 和3. 0細Z到10細Z。
[0022] 再結合仿真結果和設計的電磁帶隙基本單元，運用到實例的高速CCD相機電路 中。為了保證電路板的信號完整性，把運種電磁帶隙結構蝕刻到電路板的電源層上。
[0023] 制板、調試后，使用示波器進行測量，通過對比實驗測得使用運種方法的電路板上 噪聲得到一定程度的抑制。即驗證了該高速相機降噪電路的有效性。
[0024] 一、關鍵模塊設計
[00巧]1、電磁帶隙結構基本單元的設計
[00%] 根據電磁帶隙結構的形成和降噪的原理，從等效電路的角度出發，在W往設計的 基礎上，在盡量保證基本單元中小塊面積的情況下，極大的增加橋接連線結構的長度。其中 對基本單元的中屯、進行縷空，并對橋接連線部分采用螺旋繞線的方式。在基本單元的四個 角放置四個小塊，并且基本單元采用中屯、對稱的結構。具體結構如圖1所示。
[0027] 在本發明的實例中，電磁帶隙結構基本單元的尺寸如下：
[002引基本單元的整體尺寸為15mmX15mm的正方形。
[0029] 在該基本單元上，橫豎分別縷空一個貫通的長方形。該長方形W基本單元的中屯、 呈左右對稱，寬度為5mm。在基本單元的中屯、位置，中屯、對稱地鋪設一塊0. 4mmX0. 4mm的正 方形小塊。該中屯、小塊通過斜線分別連接基本單元四個角的小塊并成為一體。
[0030] 然后分別W中屯、小塊四條邊的中點為起點，W基本單元四條邊的中點為終點， 中屯、對稱地鋪設四條螺旋形的曲線。每條曲線的線寬為0.2mm，螺旋線