在当今快速发展的电子设计领域,由集成电路芯片构成的电子系统正朝着大规模、小体积、高速率方向飞速发展,其信号完整性、电源完整性和电磁兼容性问题也变得越发突出,引起人们的极大关注。电源分配网络和信号配送网络是高速数字电路系统中最重要的两个功能网络,其电源完整性和信号完整性是高速数字电路系统向高速、高密度、高功耗、低电压和大电流发展遇到的瓶颈,由此引发的电磁辐射也同时制约着高速数字电路系统的发展,并带来电磁泄漏与信息安全问题。电源分配网络是高速数字系统设计的核心,是系统内最庞大,最复杂的互连结构,它直接影响着电源完整性、信号完整性和系统的电磁兼容性。本论文重点研究了高速数字电源电路的电源完整性和结构性辐射发射,主要研究内容及创新点归纳如下:1研究了高速数字电路系统的电源分配网络结构。分析了产生电源完整性问题的根源,研究了电源分配网络的结构谐振特性,计算了多阶高次模谐振频率,评估了电源分配网络结构易产生噪声干扰的位置及频率。基于传输线矩阵法建立了电源分配网络中电源/地平面结构的电磁辐射模型。结果表明:电源分配网络的阻抗是产生电源完整性问题的根源,在电源/地平面结构中传输的电磁波是横磁波,当横磁波频率与结构谐振频率相等时易产生平面谐振。2提出并建立了基于边界元算法的电源/地平面结构电磁辐射分析模型。电源平面与地平面构成的电源/地平面对是电源分配网络中最重要的无源结构,本文通过边界积分法与离散技术相结合,将三维问题转换为二维问题,计算了电源分配网络设计中最重要的指标-阻抗参数。结合等效磁流理论计算了电源/地平面结构的边缘漫辐射,分析了介电常数,介质层厚度等参数对电源/地平面结构阻抗参数和远场辐射发射的影响,结果表明:边界元算法能快速、高效地求解电源/地平面结构的阻抗参数和边缘漫辐射;介电常数和介质层厚度的大小会影响输入阻抗和边缘漫辐射;介质层厚度越大,阻抗和远场边缘漫辐射也越大;采用仿真和测试对本文的边界元算法进行了验证,计算、仿真与测试结果相吻合。3提出了基于动态注入噪声分析法的电源/地平面结构边缘漫辐射计算模型。针对目前采用假设注入噪声计算电源/地平面结构边缘漫辐射的现状,本文首次研究了动态注入噪声对电源/地平面边缘漫辐射的影响。根据能量集中原则,采用轴对称有限元法提取了过孔的动态寄生参数,并结合微带线外部电路构成集总电路,借助电路仿真获得注入电源/地平面对的实时噪声,计算其输入阻抗和远场辐射发射。结果表明:场路结合方法能有效模拟动态注入噪声对电源/地平面对边缘漫辐射的影响;在高频时,采用轴对称有限元法可快速、准确的提取过孔寄生参数,采用仿真进行验证,误差均控制在5%以内。4提出了一种基于边界积分的数值方法用于定量评估去耦电容抑制电源/地平面结构边缘漫辐射的效果。通过“场路结合”推导了基于电压、电流的边界积分方程,将去耦电容处理为阻抗边界建立补充方程,联立方程组计算电源/地平面对结构的输入阻抗和边缘漫辐射。研究了去耦电容布局、容值及寄生参数对电源完整性和电磁辐射的影响。结果表明:边界积分数值方法能准确的定量评估去耦电容抑制边缘漫辐射的效果;去耦电容能有效的抑制边缘漫辐射,抑制效果受容值及寄生参数的制约;低频时应采用大容值体去耦电容,高频时应采用大量的小电容并联。5基于差模与共模分割方法建立了短路过孔抑制电源/地平面结构边缘辐射发射的电磁模型。针对目前常用的“地过孔”技术,本文从电磁辐射角度研究了短路过孔的有效性,分析了抑制电源/地平面结构边缘辐射发射的机理,并对短路过孔进行效果评估。研究了参考平面切换对信号传输特性的影响。结果表明:短路过孔只能有效的抑制差模辐射,当共模辐射大于差模辐射时,短路过孔失效;短路过孔越靠近结构边缘,抑制效果越好;参考平面间的距离越小,信号传输性能也越好。