多层微波电路垂直通孔结构电磁特性分析

论文摘要

随着微波集成电路的不断发展,普通的平面电路工艺已达到其极限。为进一步减小电路体积,一种现实可行的方法是发展三维空间电路技术。目前流行的多层微波电路技术,正是三维空间电路技术重要应用之一。与人们所熟悉的其他多层电路一样,多层微波电路实际上是平面微波电路的一种折叠结构形式,层与层之间以金属化的小孔(via)实现微波或直流电路的垂直互连。然而随着工作频率进入微波段,过孔的不连续性将引起高频信号严重的反射与辐射作用。因此简单的过孔连接已经难以实现高质量的信号传输。针对上述情况,本文对多层微波电路垂直通孔结构的电磁特性进行了有效的建模分析。本文通过微波网络分解,将复杂的多层微波电路分解为结构相对简单的子结构电路进行分析。在分析过程中,考虑到分解后结构的特殊性,采用了不同的建模理论对结构进行有效分析,大大降低了分析的复杂度。最后,通过与商用仿真软件HFSS结果的比对,基本验证了本文算法的正确性。并对通孔的相关几何参数进行有效仿真计算,得出一些在通孔设计过程中有意义的结论,为工程设计提供有效的理论支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 课题国内外研究现状与发展趋势
• 1.3 本论文主要工作
• 第二章 多层微波电路垂直通孔结构分析方法介绍
• 2.1 多层微波电路垂直通孔整体结构的微波网络分解方法
• 2.2 传输线到通孔垂直转换子结构的电磁分析方法
• 2.2.1 准静态分析法
• 2.2.2 矩阵束矩量法
• 2.2.3 时域有限差分法（FDTD）
• 2.3 中间多层板垂直通孔子结构电磁分析方法
• 2.3.1 对称网络奇偶模分析法
• 2.3.2 Flody-lax 多径散射方程分析法
• 2.4 本章小结
• 第三章 传输线到通孔垂直转换子结构矩阵束矩量法计算原理
• 3.1 理论准备
• 3.1.1 矩量法原理
• 3.1.2 矩阵束法原理
• 3.2 矩阵束矩量法垂直通孔结构散射参数提取
• 3.2.1 模型等效
• 3.2.2 矩量法求解分布电流
• 3.2.3 矩阵束参数提取
• 3.2.4 矩阵束矩量法数值处理若干问题
• 3.3 本章小结
• 第四章 中间多层板垂直通孔子结构导纳矩阵的计算原理
• 4.1 模型简化
• 4.2 短路导纳与开路导纳求解
• 4.3 本章小结
• 第五章 多层微波电路垂直通孔结构数值计算结果
• 5.1 数值算法流程
• 5.2 多层微波电路垂直通孔结构散射参数仿真结果
• 5.2.1 传输线到通孔垂直转换子结构散射参数仿真结果
• 5.2.2 中间多层板通孔结构的散射参数仿真结果
• 5.2.3 多层微波电路垂直通孔整体结构仿真结果
• 5.2.4 仿真模型与实际结构的转换
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果