微波集成电路中不连续性等效电路的研究

论文摘要

在微波集成电路(MICs)、单芯片微波集成电路(MMICs)中，诸如微带线、带状线、共面波导(CPW)等传输线已被广泛使用。传输线不连续性问题的研究至关重要。通常而言，矩量法(MoM)通过不同尺寸网格的划分来解决这些传输线的不连续性问题。若对矩量法重新进行物理解释，则可构建一通用的等效电路模型，用以解决大多数传输线的不连续性问题。这大大降低了不同的不连续性电路应用不同等效电路模型的复杂度，也加快了微波电路的设计进程。在多层电路板中，过孔是用以连接位于不同层面的传输线的，其本身也存在不连续性问题。因此，研究构建一个简单且具有较高精度的等效电路，用以表征过孔，也是很有必要的。从现有的开路端等效电路模型出发，本论文研究构建了一个改进的开路端模型，进而通过若干开路端的互连解决常见的不连续性问题，例如：阶梯，直角拐角以及T形接头。不连续性通用等效电路模型是在准静态条件下导出的。结合传输线理论，该通用模型被用于常见不连续性，以及带状线滤波器、耦合器、共面波导功分器等实际器件的分析。此外，忽略可能的电场和磁场耦合效应，本论文将过孔表征为一个由集总参数电感和电容构成的π型网络，其电感、电容的计算公式则是由实验以及数值分析结果获得。较之软件仿真结果，准静频率范围内模型计算所得带状线和共面波导不连续性的S参量的平均误差小于2％。对过孔而言，该平均误差不到5％。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 传输线不连续性问题
• 1.3 不连续性的全新解析
• 1.4 论文内容概述
• 2 微带线及其不连续性通用等效电路
• 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分析
• 2.3.3 开路端等效电路计算公式
• 2.3.4 其它不连续性的传输线互连计算公式
• 3 带状线及其不连续性通用等效电路的研究与应用
• 3.1 带状线结构特性
• 3.2 带状线不连续性及其等效电路计算公式
• 3.3 常见带状线不连续性的数值分析
• 3.3.1 开路端不连续性
• 3.3.2 阶梯不连续性
• 3.3.3 直角拐角不连续性
• 3.3.4 T形结不连续性
• 3.4 实例带状线器件的数值分析
• 3.4.1 带状线低通滤波器
• 3.4.2 带状线分支耦合器
• 本章小结
• 4 共面波导及其不连续性通用等效电路的研究与应用
• 4.1 共面波导结构及其特性
• 4.2 共面波导的应用
• 4.3 共面波导基本参数
• 4.4 常见共面波导不连续性的数值分析
• 4.4.1 开路端不连续性
• 4.4.2 阶梯不连续性
• 4.4.3 直角拐角不连续性
• 4.4.4 T形结不连续性
• 4.5 实例共面波导器件的数值分析
• 本章小结
• 5 过孔等效电路模型与CAD公式
• 5.1 过孔的基本概念
• 5.2 过孔的不连续性及其等效电路模型
• 5.3 过孔等效电路CAD公式
• 5.3.1 电容CAD公式
• 5.3.2 电感CAD公式
• 5.4 微带-过孔-微带结构的数值分析
• 本章小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 在校期间发表论文