Электродинамическое моделирование планарных многослойных СВЧ структур

• Автор: Гашинова, Марина Станиславовна
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 198 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПЛАНАРНЫХ СВЧ УСТРОЙСТВ
1.1. Методы расчета многосвязных линий передачи
1.1.1. Квазистатические метода
1.2.1. Методы электродинамического анализа
1.2. Модель многосвязной микрополосковой линии передачи (МПЛ)
1.2.1. Постановка метода интегральных
уравнений для электрического поля
1.2.2. Решение системы алгебраических уравнений
методом моментов в спектральной области
1.2.3. Расчет матриц модальной мощности
и модальной проводимости
1.3. Модель многосвязной щелевой линии передачи (ШД)
1.4. Выводы
ГЛАВА 2. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РЕГУЛЯРНЫХ МНОГОСВЯЗНЫХ
МИКРОПОЛОСКОВОЙ И ШЕЛЕВОЙ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ
2.1. Определение функции Грина в спектральной области
2.2. Учет потерь в диэлектрических слоях и стенках экрана
2.3. Концепция эквивалентного поверхностного импеданса
2.4. Моделирование плотности поверхностного тока
2.4.1. Моделирование плотности продольного тока с наличием сингулярности на ребре
2.4.2. Моделирование конечной плотности продольного
тока на ребре полоскового проводника
2.5. Модификация основной системы уравнений

2.6. Улучшение сходимости рядов в матрице Галеркина
2.7. Определение постоянных распространения основных мод
2.7.1. Определение постоянной затухания
2.8. Определение матрицу собственных токов
2.9. Расчет матрицы модальной мощности
2.10. Вычисление матрицы характеристических проводимостей
2.11. Расчет У матрицу устройства с 2Ы входами
2.12. Моделирование многосвязной щелевой линии
2.12.1. Вычисление матрицы модальной проводимости связанных 1ДЛ 7
2.13. Обоснование применения концепции дуальности
при анализе линий передачи
2.13.1. Применение принципа дуальности для
представления эквивалентных цепей
2.14. Выводы
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ СТРУКТУР НА БАЗЕ
МИКРОПОЛОСКОВЫХ И ЩЕЛЕВЫХ ЛИНИЙ
3.1. Моделирование микрополосковых линий
3.1.1. Сходимость решения для двух наборов базисных функций
3.1.2. Проверка модели эквивалентного поверхностного
импеданса и учет потерь
3.1.3. Моделирование поверхностного тока
3.1.4. Расчет характеристического импеданса МПЛ
на двухслойной подложке с сегнетоэлектриком
3.1.5. Расчет СВЧ устройств на МПЛ
3.2. Моделирование щелевых линий
3.2.1. Моделирование многосвязной ШД на двухслойной
подложке со слоем сегнетоэлектрика

3.2.2. Расчет ППФ на встречных копланарных резонаторах
3.2.3. Расчетная модель воздушного мостика
3.2.4. Анализ результатов расчета и
экспериментальных исследований
3.3. Вывода
ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ С ПРОИЗВОЛЬНОЙ
ГЕОМЕТРИЕЙ ЭЛЕКТРОДОВ В АНИЗОТРОПНОЙ МНОГОСЛОЙНОЙ СРЕДЕ
4.1. Постановка задачи
4.2. Определение спектральной функции Грина для структуры, содержащей анизотропные слои, с электродами в разных поверхностях раздела
4.3. Моделирование плотности поверхностного тока
4.4. Метод решения интегрального уравнения в пространственной области
4.5. Определение элементов матрицы рассеяния Б
4.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Вся методика расчета, представленная в общем виде, предполагает последовательное выполнение следующих шагов:
1. Определение выражений функции Грина для анализируемой структуры.
2. Определение эквивалентного поверхностного импеданса при учете потерь в проводнике конечной толшины.
3. Выбор системы базисных и тестирующих функций, удовлетворяющих физическому характеру поведения моделируемых величин и реализующих быструю сходимость метода.
4. Применение процедуры Галеркина и вычисление элементов матрицы Галеркина. Предполагается применять методы, ускоряющие сходимость рядов.
5. Решение дисперсионного уравнения и определение постоянных распространения фундаментальных волн.
6. Определение матрицы собственных токов.
7. Вычисление матрицы модальных мощностей.
8. Вычисление матрицы модальных проводимостей.
Полученная матрица модальных проводимостей позволяет определить параметры рассеяния устройства, реализованного на отрезках ЛП.
1.3.Модель многосвязной щелевой линии передачи (ЩЛ).
Анализ копланарной линии может выполняться в рамках модели связанных щелевых линий передачи, что позволяет воспользоваться единым подходом для расчета КПВ и ЩЛ. При этом процедура их моделирования аналогична расчету МПЛ при использовании аналогии между электрическими полями в ПЩ и электрическими токами в МПЛ.
Поперечное сечение щелевой многоэлектродной экранированной линии передачи представлено на рис. 1.3.
Основным типом волны в одиночной щелевой линии является волна Н-типа. В копланарной линии с одним сигнальным электродом распространяются две волны, называемые щелевой (нечетная по электрическому полю в области щелей) и копланарной (четная), причем первая является волной Н-типа, а вторая - волной квази-Т типа [76-77]. При использовании КПВ для реализации фильтрующих устройств, щелевая мода является паразитной. Для поддержания в КПВ только копланарной моды необходимо обеспечить одинаковый потенциал на общих электродах, и обратный потенциал на сигнальном электроде. В реальности такая задача довольно сложна, поскольку наличие любой несимметричности в КПВ приводит к появлению щелевой моды. Поэтому, для обеспечения одинаковых потенциалов на общих электродах используются перемычки типа «воздушный