微波集成电路中不连续性等效电路的分析

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1、硕士论文徽波集成电路中不连续性等效电路的研究需用到任意待定常数，该通用等效电路模型具有很高的精度。将此种全新的思想与解析方法移植到三维微波集成电路中其他传输线(带状线和共面波导)不连续性的分析，亦具有通用性“阅。同时，结合对过孔不连续性的合理建模与优化，可以实现对多层微波集成电路及其各类组件的快速设计与分析。1.4论文内容概述本论文的主要工作包括带状线常见不连续性问题、实例低通滤波器和分支线拐合器的模型计算与IE3D软件仿真结果对比，共面波导常见不连续性问题、实例功率分配器的模型计算与IE3D仿真结果对比，过孔的等效电路

2、建模、电容CAD公式以及模型计算与HFS软件仿真结果对比。具体内容分布如下:第一章简要介绍研究工作的科学背景、目的、意义、理论基础和研究方法，以及论文框架。第二章介绍微带线相关理论，给出不连续性通用等效电路模型的导出过程。第三章将不连续性通用等效电路模型移植应用于带状线，研究分析带状线开路端、阶梯、直角拐角、T形结，以及实例低通滤波器和分支线祸合器的5参量，并与IE3D软件仿真结果进行对照。’丫第四章将不连续性通用等效电路模型移植应用于共面波导，研究分析共面波导开路端、阶梯、直角拐角、T形结，以及实例功率分配器的5参量，

3、并与IE3D软件仿真结果进行对照。第五章讨论多层电路板中的过孔等效电路模型问题，给出模型中电容的CAD公式，结合已有电感CAD公式，将等效电路计算所得5参量与HFs软件仿真结果作对照。第六章论文总结，对后续工作进行展望。硕士论文徽波集成电路中不连续性等效电路的研究2微带线及其不连续性通用等效电路一个微带线不连续性通用等效电路模型己经构建，详见参考文献[22〕.2.1微带线结构特性微带线属于敞开式部分填充介质的双导体传输线，其结构如图2.1所示。它是在金属化厚度为h的介质基片的一面制作宽度为然厚度为t的导体带，另一面作接地

4、金属平板而构成，其中的场主要集中在导体带与接地板之间，为准T即模。图2.1微带线2.2微带线不连续性及其研究方法微波集成电路中，由于电气性能和结构上的需要，微带电路的导体带不可避免地会涉及如缝隙、弯曲、宽度突变、终断和T型交接等不连续性。尽管微带电路中常见的不连续性，其形状并不十分复杂，但要想对它们的性能作精确的分析却不是那么容易。研究微带不连续性的惯用方法是:首先假设不连续区域比工作波长小得多，根据不连续性所造成的场结构的感性和容性效果，确定合适的等效电路模型，再通过数学方法求得不连续性等效电路中的元件值〔周。然而，不

5、同的不连续性对应各自不同的等效模型，这种复杂多样性，使得一个由许多不连续部分构成的完整电路的设计分析变得很麻烦。在准静态条件下，从己有的微带开路端等效电路模型出发，对其重新进行物理解析，通过不同传输段等效网络的互联，同时皆顾相互间的辐合效应，可以得到一个用以解决大多数微带线不连续性问题的通用等效电路。而这样的通用模型，只有在不连续部分的尺寸远小于传输波长的准静态频率情况下才有效。超过准静态频率范围，则只能运用全波矩量法，·州或者时域有限差分(FDTD)侧去分析任意形状微带线的不连续性。2.3微带线不连续性通用等效电路模型

6、的构建通用等效电路模型是在准静且假设导体带为2产脚薄铜的条件下构建的.而上述准静态频率范围的限制，是在透析矩量法、导出等效电路、进行数值举例分析后人为给出的因。硕士论文微波集成电路中不连续性等效电路的研究2.3.1微带开路线图2.3.la和2.3lb分别显示了微带开路线及其常用等效电路模型【冬栩.如图2.3.lb所示模型，开路端的TO参考面后接一附加电容c袄侧.，其源于开路端边缘电场的影响。在T。参考面的左边则是一理想传输线.电容几喇计算可直接运用参考文献阳们中的高精度公式。图2.3.1微带开路线及其等效电路模型a微带线

7、开路端b常用等效电路c用于传输线互连的山二Zh段不连续部分等效电路2.3.2开路端的场论矩量法分析附加电容Q瀚.的常用模型给出了开路端的等效影响，但它并不是所要构建的基于物理解释的通用电路模型。Q跳”模型并不适用于像拐角和T型接头之类的不连续性问题。以下给出了开路端通用电路模型的矩量法物理推导:(1)先行研究一下连续传输线中的互电感和互电容。一条连续的传输线可以表征为分布电感1(单位H/加)和分布电容cl(单位刀功)。如果传输线是有限长的，那么可用矩量法将其分割成若干个公长的传输段互连。分布电感集总成段，其显然要比等长传

8、输段的自电感大得多。因为分布电感互连成段，需要在原有自电感基础上附加邻近段产生的互电感.然而，分布电容集总成段，则要比等长传输段的自电容小得多。因为当有与电感两端相同的互电感电压加于电容两端时，此电压与电容成反比关系，这样的反比关系使得分布电容集总后反而变小。(11)如果现在从中间将传输线切断，去掉右边一半〔分支2)