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基于直线法的有限导带厚度微带线特性分析及软件实现

宫珣  
【摘要】: 微带线是目前单片微波集成电路(MMIC)和混合微波集成电路(HMIC)中使用最多的平面型微波传输线之一,它具有体积小、重量轻、价格低廉、可靠性高、性能优越等优点,而且可用光刻程序制作,易于与其它无源微波电路和有源微波器件集成。对于微带线传输特性的分析,传统方法大多是假设金属导带无限薄,金属为理想导体,随着毫米波技术和微波集成电路技术的发展,单片集成微波电路的尺寸越来越小,而工作频率越来越高,此时微带线的截面尺寸和波长与电路规模相近,由于趋肤效应的影响,将导带看作无限薄的理想导体将产生较大的误差,因此必须考虑有限导带厚度的影响。 本文在综合对比了准静态法、矩量法和谱域法等研究有限导带厚度微带线传输特性的方法之后,选择了直线法作为分析研究方法。首先,介绍了直线法的基本原理与应用,并将直线法应用于有限导带厚度微带线传输特性的研究,推导出了非均匀介质层中各层面电磁场分量的关系,得到可以求解所需的传输特性参数的系统方程,将均匀介质层看作为非均匀介质层的特殊形式,同时还讨论了直线法分析有限导带厚度微带线传输特性分析过程中存在的问题、解决方法和一些改进措施。然后,采用参考文献、HFSS仿真结果和实验测量值对分析结果的正确性进行了验证,研究直线法分析过程中的收敛性等问题。最后分析总结导带厚度和金属电导率两个主要因素的变化对微带传输特性的影响及规律,同时,基于本文建立的数学模型利用Visual C++ 6.0编写了可以独立运行、适合分析多种传输线结构的软件,该软件简单易用,功能完整,计算速度快,基于全波分析方法计算精度高,可以单独分析计算或将其结果导出与其它软件联合计算。


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