外场激励下集成电路互连线的传输线方程及其求解

论文摘要

本文主要研究了外部电磁场激励任意结构传输线的方程推导。首先分析了当前外场对传输线耦合问题的严重性,比较了已有的研究,并用几种不同的方法回顾了传统传输线方程的推导。论文在严格的电磁理论指导下首次从理论上验证了由于不连续性、辐射效应及高次模存在而导致的传输线方程参数矩阵中非零对角项的存在,也即从理论上验证了Haase 和Mei 的假设,并以传统传输线为例实现了其退化。最后,本文使用二维的频域有限差分方法通过求本征解分析了有耗金属波导结构的传播特性。第一章对最近几十年来已有的外场激励传输线方程的研究背景及其进展作了回顾。从传输线近似和场分析两种方法入手分析了目前已提出的方程的局限性和存在的问题,分析了场对线耦合问题解决的必要性,并介绍了本文研究的内容和创新之处。第二章对任意形状的无耗传输线结构进行了分析。首先,回顾了部分元等效电路理论,并用散射理论方法对传统传输线方程进行了推导。然后,在准确的电磁理论指导下,频域通用传输线方程被推导出来,Haase 和Mei 的假设首次从理论上被证明。第三章中,作为任意形状无耗传输线结构的一种特殊结构——平行平面传输线结构被分析。本章从散射理论出发研究了平行平面传输线方程,再次验证了Haase 和Mei 的假设。同时,由于结构的特殊性,一些相对于通用结构的结论被得到。第四章研究了有限导电率金属传输线在有耗媒质中的情形,回顾了经典传输线方程对有耗传输线的推导,从散射理论出发推导了由于不连续性、辐射效应及高次模存在而导致的传输线方程参数矩阵中非零对角项的存在,最后的结果部分地证明了Haase 和Mei 的假设。第五章用数值方法分析了一种特殊的传输线结构——波导结构的传播特性。二维频域有限差分方法结合表面阻抗边界条件被用来求波导的离散特性,

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外动态
• 1.2.1 传输线近似方法的研究
• 1.2.2 场分析方法的研究
• 1.3 本文的研究内容和主要工作
• 第二章 通用传输线理论
• 2.1 概述
• 2.2 PEEC 理论
• 2.3 传统传输线理论的电路方法推导
• 2.4 传统传输线方程的散射理论方法推导
• 2.5 通用传输线理论
• 2.5.1 电位微分方程
• 2.5.2 电流密度微分方程
• 2.6 向传统传输线的退化
• 2.7 小结
• 第三章 平面传输线方程
• 3.1 引言
• 3.2 电位微分方程
• 3.3 电流密度微分方程
• 3.4 向传统传输线方程的退化
• 第四章 有耗金属传输线方程
• 4.1 概述
• 4.2 经典传输线理论
• 4.3 电压微分方程
• 4.4 电流微分方程
• 4.5 向传统传输线方程的退化
• 4.6 小结
• 第五章 有耗金属波导的二维频域有限差分方法
• 5.1 传播参数提取概述
• 5.2 计算电磁学
• 5.2.1 计算电磁学的研究特点
• 5.2.2 计算电磁学中几种重要方法
• 5.3 表面阻抗边界条件
• 5.4 二维频域方法基本原理
• 5.5 数值仿真结果
• 5.6 结论
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 硕士研究生期间研究成果