复杂条件下微波多层电路层间互连结构电磁特性的研究与分析

摘要

随着微波集成电路小型化及高速化发展进程的加快，多层电路的互连仿真技术对于板级电路设计以及信号完整性的分析也变的越来越重要，使用纯粹的数值计算和商用仿真软件来研究复杂条件下多层电路的层间互连结构已经无法满足科研领域对电磁分析高精度和快速度的要求。本文以复杂条件下微波多层电路层间互连结构为研究对象,以微波网络、电磁场理论以及电磁场数值计算方法等理论为研究基础，完成了以下工作：
　　对复杂条件下微波多层电路层间互连结构进行了物理建模，根据其结构特点将其分解为内部结构和外部结构，并对内部结构和外部结构的影响因素以及分析方法进行了探讨，实现了一种混合的分析方法对微波多层电路层间互连结构进行分析的思路。
　　采用矩阵束矩量法分析过孔的外部结构，选用RWG函数做为基函数生成对应的三角形网格面元，应用矩量法求解过孔外部结构的表面电流分布，再应用矩阵束矩量法提取其电流极值，从而实现对过孔外部结构散射参数的求解。
　　采用过孔的本征电路模型来分析复杂条件下过孔内部结构的电磁特性，引入了过孔本征三端口网络电路模型和五端口网络电路模型，并对三端口网络电路模型和五端口网络电路模型进行了分析，研究了复杂条件下过孔内部结构电路模型中平行板阻抗的引入过程，并采用边界积分方程法实现复杂条件下过孔内部结构平行板阻抗的求解。
　　采用递归的导纳参数级联的方法实现过孔内部结构层间互连后散射参数的求解，采用散射参数级联的方法实现过孔内、外部结构互连后完整结构散射参数的求解。
　　最后采用HFSS仿真软件验证了过孔外部结构、内部结构以及整体结构的分析方法的可行性，并应用该分析方法对过孔传输受其关键参数的影响以及孔间信号的传输规律进行了讨论。

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第一章 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本论文的研究内容

1.4 论文章节安排

第二章 过孔分析模型的建立及研究方案的制定

2.1 微波多层电路过孔整体结构的分解

2.2 过孔结构的主要参数

2.3 研究方案的建立

2.4 本章小结

第三章 过孔外部结构的建模分析

3.1矩阵束矩量法的基本理论

3.2 矩阵束矩量法分析过孔的外部结构

3.3 本章小结

第四章 复杂条件下过孔内部结构的建模分析

4.1 复杂条件下过孔内部结构的区域划分

4.2 三端口网络电路模型

4.3 含有带状线的五端口网络电路模型

4.4 复杂边界条件下平行板阻抗的求解

4.5 内部结构等效电路的级联

4.6 本章小结

第五章 过孔整体结构的分析及验证

5.1 过孔外部结构与内部结构的级联

5.2 过孔外部结构的仿真验证

5.3 过孔内部结构的仿真验证

5.4 多层结构的仿真验证

5.5 过孔结构信号传输规律的研究

5.6本章小节

第六章 总结与展望

致谢

参考文献