基于多层印制板的微波信号高密度传输与控制技术

作     者：杜江坤 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：董宇亮;敦书波

授予年度：2018年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：微波多层印制电路 三维布局 垂直互联 小型化 全交换矩阵 

摘      要：微波电路的小型化、集成化、轻量化需求使得微波电路三维布局和组装技术得到越来越广泛的重视和应用。在多种微波电路三维布局技术中,微波多层印制技术基于成熟的PCB工艺,具有可靠的环境适应性,优良的射频接口集成能力,超大尺寸电路的加工能力,并可在通用的EDA平台进行设计,在实现微波高可靠性小型化系统上极具竞争力。本文主要对多层印制板的微波信号高密度传输与控制技术进行研究。本文首先介绍了微波多层印制电路传输线和电磁兼容基础理论。由于半固化片的存在,微波多层印制板的内埋传输线处于非均匀介质中,与传统带状线相比有较大差异,其相应特性参数也无法使用闭式表达式进行求解。为此,使用商用全波电磁仿真软件HFSS对不同叠层结构的内埋传输线进行了仿真计算和分析,得到了适合工程应用的内埋传输线类型,并对其特性参数进行了分析和研究。微波多层印制电路内部的电磁环境非常复杂,针对其电磁兼容设计对整个微波电路乃至系统都有不可忽视的作用,为此利用电磁兼容理论与技术,对微波多层印制电路中存在的典型干扰源和耦合通道进行分析,得到了改善电路电磁兼容性的措施。随后对微波多层印制电路中典型的内埋不连续结构进行了研究,重点分析了内埋直弯角在Ⅱ型叠层中的最佳斜切及其相移特性,对内埋非对称直弯角、阻抗阶跃进行数学建模和性能优化,并对射频垂直互联结构进行了仿真和优化,得到良好的射频传输特性。然后对微波多层印制电路内埋元器件进行了研究。分别针对内埋电阻、内埋负载、内埋电容的实现思路和仿真性能进行了探讨,对内埋电阻进行了容差分析。基于微波多层印制板内埋电阻技术进行了内埋功分器的研究,使用埋阻工艺设计了一款工作范围覆盖整个L频段的Wilkinson功分器,对其进行了建模仿真和结构、尺寸优化,得到了良好的射频性能。最后利用多层印制板的微波信号高密度传输与控制技术,在体积为120mm×70mm×20mm的PCB板上设计并实现了L频段4×4交换矩阵,并对其进行了测试,得到了良好的射频性能。