非理想微波平面传输线电磁特性研究

论文摘要

近年来随着微波电路集成度的不断提高,微波平面电路尤其是微波单片集成电路(MMICs)在电路加工成型后几乎不可能进行调整,这就对微波平面电路仿真计算的精度提出了更高的要求。微波电路集成度和工作频率的升高又会导致以往理论分析中某些被当成理想情况的因素开始对微波平面电路的电磁特性产生较大的影响,从而造成仿真结果的精度下降。因此如何减小仿真计算结果与实际电路测试结果的差距,是目前微波平面电路计算机辅助设计领域急需解决的重要问题之一。除此之外,研究这些非理想因素对微波平面电路电磁特性的影响规律和产生较大影响的条件,可以让微波平面电路设计人员提前了解相关信息,以便在微波电路设计和仿真优化时,能够尽可能的减少这些非理想因素的影响,并且更好的平衡计算量和仿真精度之间的关系。本文以直线法为理论基础、以非理想情况下的微带线和共面波导为主要研究对象,对非理想微波平面传输线的电磁特性进行了研究。主要完成了以下工作:结合实际微波平面电路结构,对目前微波平面电路仿真设计时主要存在的非理想因素进行了总结和分类,并针对各类非理想情况下的微波平面传输线,建立了相应的分析模型。研究了直线法分析各类非理想情况下微波平面传输线的关键步骤,针对各类非理想因素的特点给出了相应的离散方式,推导得出了相应的变换域及空域系统方程。分析了屏蔽盒大小、地板宽度、金属导带厚度、介质基板宽度、过渡层金属厚度对微波平面传输线电磁特性的影响规律,讨论了产生这些影响的原因,总结给出了各非理想因素对微波平面传输线电磁特性的大致影响门限。完成了对非理想情况下微波平面传输线的实验及仿真研究,并将直线法计算结果与测量及仿真结果进行了比对验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 微波平面传输线非理想特性的研究意义
• 1.2 微波平面传输线非理想因素的分类
• 1.3 各类非理想因素及其研究方法的发展概况
• 1.3.1 有限空间问题
• 1.3.2 有限地问题
• 1.3.3 有限导带厚度问题
• 1.3.4 有限介质基板宽度问题
• 1.3.5 多层介质、多层金属问题
• 1.3.6 研究现状小结
• 1.4 直线法
• 1.5 本文的研究内容
• 1.6 本文的结构安排
• 第二章 有限空间微波平面传输线
• 2.1 微波平面传输线有限空间问题及其分析模型
• 2.2 微波平面传输线有限空间问题的直线法分析
• 2.2.1 直线法在电磁问题中应用的基本步骤
• 2.2.2 有限空间微波平面传输线模型的离散化
• 2.2.3 有限空间微波平面传输线变换域系统方程
• 2.2.4 有限空间微波平面传输线空域系统方程
• 2.3 有限空间对微波平面传输线电磁特性的影响
• 2.3.1 数值结果收敛特性分析
• 2.3.2 屏蔽盒高、宽对微带线电磁特性的影响规律研究
• 2.3.3 屏蔽盒对微带线高次模式的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 有限地微波平面传输线
• 3.1 微波平面传输线有限地问题及其分析模型
• 3.2 微波平面传输线有限地问题的直线法分析
• 3.2.1 有限地微波平面传输线模型的不等间隔离散化
• 3.2.2 有限地微波平面传输线变换域系统方程
• 3.2.3 有限地微波平面传输线空域系统方程
• 3.3 有限地对微波平面传输线电磁特性的影响
• 3.3.1 不等间隔离散收敛特性分析
• 3.3.2 地板宽度对共面波导电磁特性的影响规律研究
• 3.3.3 地板宽度对微带线电磁特性的影响规律研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 有限导带厚度微波平面传输线
• 4.1 微波平面传输线有限导带厚度问题及其分析模型
• 4.2 微波平面传输线有限导带厚度问题的直线法分析
• 4.2.1 有限导带厚度微波平面传输线模型的离散化
• 4.2.2 有限导带厚度微波平面传输线变换域系统方程
• 4.3 导带厚度对微波平面传输线电磁特性的影响
• 4.3.1 数值计算结果
• 4.3.2 导带厚度对微带线电磁特性的影响规律研究
• 4.4 本章小结
• 第五章 有限介质基板宽度微波平面传输线
• 5.1 微波平面传输线有限介质基板宽度问题及其分析模型
• 5.2 微波平面传输线有限介质基板宽度问题的直线法分析
• 5.3 介质基板宽度对微波平面传输线电磁特性的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 多层介质、多层金属微波平面传输线
• 6.1 微波平面传输线多层介质、多层金属问题及其分析模型
• 6.2 微波平面传输线多层介质、多层金属问题的直线法分析
• 6.3 多层介质、多层金属问题对微波平面传输线电磁特性的影响
• 6.4 本章小结
• 第七章 非理想微波平面传输线的测量及仿真
• 7.1 非理想微波平面传输线测量系统设置
• 7.1.1 测量系统配置
• 7.1.2 非理想微带传输线测试夹具及被测件
• 7.1.3 非理想共面波导测试夹具及被测件
• 7.2 非理想微波平面传输线测量及仿真结果
• 7.2.1 屏蔽微带传输线
• 7.2.2 有限地共面波导
• 7.2.3 有限导带厚度微带传输线
• 7.3 本章小结
• 第八章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻博期间取得的研究成果