基于LTCC的传输线特性研究

论文摘要

当今低温共烧陶瓷(LTCC)封装技术被广泛应用于各种微波系统的前端来减小电路尺寸和降低成本。传输线中的带状线(对称或非对称式)经常应用于LTCC中。实际上,由于各种原因,带状线的内导体有可能偏离两底板之间的中间位置,那么非对称式带状线和非对称式耦合带状线的分析显得尤为重要。在微波集成电路(MICs)中,一些复杂电路可以用带状线及其它们的不连续性部分进行互连而成,因此非对称式带状线不连续性的研究是颇有价值的。首先,基于传输线基本理论和严格的数值分析方法,本论文通过曲线拟合获得了非对称式带状线开路端的电容公式。与IE3D软件提取结果相比,该公式的平均误差小于2%。利用该公式和原有的等效电路模型成功地分析了非对称式带状线的常见不连续性,诸如,开路端、阶梯、直角拐角和T形结;以及由其不连续部分组成的三个实际电路组件,诸如,低通滤波器、分支线耦合器和侧边耦合带状线带通滤波器。较之数值计算结果,S参量的平均误差小于2%,同时也验证了其等效电路模型和所得公式的适用性。其次,运用矩量法分析了多导体传输线,提取了其电容矩阵和电感矩阵,为其CAD公式的研究奠定基础。最后,以矩量法(MoM)为基础,本论文通过“合成渐近”法得到了非对称式侧边耦合带状线的单位长度奇偶模电容公式和非对称式宽边耦合带状线的电容矩阵计算公式,从而方便了非对称式微波电路的设计,诸如:滤波器、耦合器、功分器等。与数值计算结果相比,S参量的平均误差小于2%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 微波电路辅助设计
• 1.2.2 传输线不连续性问题及全新解析
• 1.2.3 误差性能分析
• 1.2.4 多导体传输线
• 1.3 论文内容概述
• 2 微带线及其不连续性通用等效电路模型
• 2.1 微带线结构特性
• 2.2 微带线不连续性及其研究方法
• 2.3 微带线不连续性通用等效电路模型的构建
• 2.3.1 微带开路线
• 2.3.2 开路端的场论矩量法解析
• 2.3.3 开路端等效电路模型计算公式
• 2.3.4 其他不连续性的传输线互连计算公式
• 2.4 小结
• 3 非对称式带状线开路端电容公式及其不连续性研究
• 3.1 导论
• 3.2 非对称式带状线开路端电容公式
• 3.3 非对称式带状线不连续性等效电路模型
• 3.4 常见非对称式带状线不连续性的数值分析
• 3.4.1 开路端
• 3.4.2 阶梯
• 3.4.3 直角拐角
• 3.4.4 T形结
• 3.5 非对称式带状线电路器件的数值分析
• 3.5.1 低通滤波器
• 3.5.2 分支线耦合器
• 3.5.3 平行耦合线带通滤波器
• 3.6 小结
• 4 多导体传输线研究与分析
• 4.1 导论
• 4.2 多导体传输线模型及其方程
• 4.2.1 多导体传输线模型
• 4.2.2 多导体传输线方程
• 4.3 地面上方多导体传输线的电场和电位
• 4.4 多导体传输线的矩量法分析
• 4.4.1 地面上方均匀介质中单导体传输线的矩量法分析
• 4.4.2 地面上方多导体传输线的矩量法分析
• 4.4.3 具有双接地板多导体传输线的矩量法分析
• 4.5 数值计算结果与分析
• 4.5.1 带状线
• 4.5.2 侧边耦合带状线
• 4.5.3 宽边耦合带状线
• 4.5.4 多导体传输线
• 4.6 小结
• 5 非对称式耦合带状线的CAD公式
• 5.1 导论
• 5.2 理论基础
• 5.3 非对称式侧边耦合带状线的公式推导
• 5.3.1 单位长度偶模电容公式
• 5.3.2 单位长度奇模电容公式
• 5.3.3 奇偶模特性阻抗公式
• 5.3.4 计算结果与分析
• 5.4 非对称式宽边耦合带状线的公式推导
• 5.4.1 自电容公式
• 5.4.2 互电容公式
• 5.5 小结
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者硕士期间完成的论文