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随着集成电路向高速度、高密度、高功耗、低电压和大电流的趋势发展，电源分配网络（PDN）中由数字器件开关和高速信号过孔切换所激发的同步开关噪声（SSN）已成为高速电路设计主要的瓶颈之一。PDN中的噪声会造成电源地平面间的电压波动引发严重的电源完整性（PI）问题、会造成信号衰减引发严重的信号完整性（SI）问题和会影响邻近电路的工作造成严重的电磁干扰（EMI）问题。由PDN噪声所引发的问题，会随着系统时钟频率的提高变得越来越严重。根据2008年国际半导体技术路线图（ITRS）的预测，到2022年片上时钟频率将达到14.3GHz，供电电压将低至0.8V。这使得PDN中所容许的噪声容限更小，目标阻抗更低。未来高速电路中GHz频段的PDN噪声将会更加严重，PDN设计将会面临更大的挑战。然而去耦电容对PDN噪声抑制的带宽有限，前人所提出的很多噪声抑制方法又面临着诸多缺陷而很难应用于工程实际。 在此背景下，本文专注于研究高速电路中同步开关噪声的抑制。以实现工程应用为目标，提出了新的可用于工程的结构，发展了新的方法改善电磁带隙结构的缺陷。本论文的主要研究成果如下： （1）提出了一类蘑菇状的局域噪声抑制结构，即蘑菇状地平面结构、双面蘑菇状地平面结构和蘑菇状电源岛结构。并对蘑菇状地平面（MGP）局域结构作了全面深入的研究。给出了预测MGP下截止频率的等效电路和公式。详细分析了MGP随各参数变化的频域特性，便于指导工程设计。从时域分析了MGP的实用性，证明了MGP对器件从电源吸取电流并没有影响，克服了其他平面型的局域结构的应用缺陷。最后从频域探讨了有效降低MGP的输入阻抗的方法。 （2）针对平面EBG运用到内层时阻带将会消失的问题，研究了埋置平面EBG结构和短路过孔阵列用于多层电路板中多平面对的噪声抑制。发现了埋置平面EBG和短路过孔阵列混用时由电源、地和EBG层构成的两平面对中具有相同的低频特性这一现象，并做出了定性解释。详细讨论和提出了降低埋置平面EBG下截止频率的方法。与研究埋置平面EBG和短路过孔阵列混用时的高频特性的文献一起，构成了埋置平面EBG的理论基础。同时我们还研究了采用高介电常数薄介质厚度的埋置电容层和短路过孔阵列混用的噪声抑制特性。 （3）针对过去一直没有解决的EBG在通带内特性恶化的应用缺陷问题，提出了在EBG边界端接布洛赫阻抗的方法来改善EBG在通带内的特性。以AI-EBG为例，根据我们所提出的模型首次得出了AI-EBG结构的色散关系解析表达式，由解析表达式预测的阻带与全波仿真符合得较好。由色散关系得到了AI-EBG结构的布洛赫阻抗表达式，分析了EBG结构边界端接不同阻抗负载时的噪声抑制特性。通过我们所提出的方法可以明显降低EBG在通带内的谐振，在通带内的信号传输质量得到改善，同时端口的输入阻抗曲线更加光滑，峰值已大大降低，可以更加容易的使端口的输入阻抗满足目标阻抗的要求，缓解EBG结构对IC从电源吸取暂态电流能力的阻碍，为EBG结构的实用奠定了基础。 （4）针对去耦电容在低频和EBG结构在高频分别具有良好的噪声抑制特性，分析了去耦电容与EBG混合使用的情况以期望同时在低频和高频都获得良好的噪声抑制。以蘑菇EBG结构为例，运用等效电路详细解释了具有相同周期间隔的去耦电容阵列和蘑菇EBG混用时的谐振和反谐振特性以指导设计；同时也分析了去耦电容阵列和蘑菇EBG的级联以及去耦电容阵列围绕端口放置时的噪声抑制特性。