現(xiàn)當(dāng)代的相控陣技術(shù)愈發(fā)成熟,對(duì)于相控陣技術(shù)而言,輕小型化已成為不可忽視的趨勢(shì)。早期的相控陣前端往往使用相移移相器作為延遲器件,現(xiàn)已漸漸無法滿足寬帶寬角掃描的需求。首先,相移移相器只能做到改變相位,而無法產(chǎn)生真時(shí)延;其次移相器的只能滿足360°內(nèi)的相移量。延遲線則不存在這些問題,在實(shí)現(xiàn)真時(shí)延的同時(shí)也能滿足較高的延遲量。延遲線在性能上有著移相器無法比擬的優(yōu)勢(shì),但由于其尺寸往往過大,在早期的窄帶相控陣技術(shù)中很難采用。垂直互連技術(shù)正是解決延遲線尺寸問題的有效方式之一。故本次論文試圖通過研究垂直互連技術(shù),分析過渡結(jié)構(gòu)的場分布特性,最終設(shè)計(jì)出小型化延遲線來驗(yàn)證垂直互連技術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)相控陣前端電路小型化的可行性。本文首先通過研究過孔結(jié)構(gòu),建立過孔等效電路模型,并針對(duì)不同的垂直互連結(jié)構(gòu)分析引起寄生效應(yīng)的各個(gè)參數(shù),并逐一進(jìn)行掃描參數(shù)仿真,得到了各結(jié)構(gòu)在指定頻率范圍內(nèi)的性能仿真結(jié)果。影響垂直過渡結(jié)構(gòu)性能的因素有很多,例如金屬化通孔的半徑和高度、接觸處的焊盤與反焊盤半徑以及所使用的導(dǎo)電材料等。雖然三種垂直過渡結(jié)構(gòu)在原理上有著相同的地方,但由于各自的加工工藝和流程的不同,在指定的頻段內(nèi)的工作性能有著較大的區(qū)別。本次論文采用了三種常用的垂直互連結(jié)構(gòu)作為擬定方案:使用三線型毛紐扣技術(shù)設(shè)計(jì)了用于微帶線間過渡的“面對(duì)面”式結(jié)構(gòu);使用PCB多層板技術(shù)設(shè)計(jì)了用于微帶線到帶狀線間的過渡結(jié)構(gòu);使用TSV技術(shù)設(shè)計(jì)了用于共面波導(dǎo)到帶狀線間的互連結(jié)構(gòu)。在對(duì)比三種擬定方案的性能并結(jié)合設(shè)計(jì)需求以及加工成本后,最終選擇了PCB多層板技術(shù)制作四位數(shù)控延遲線。經(jīng)過加工裝配得到的延遲線電路尺寸為53mm*43mm*13mm,在保證性能的前提下實(shí)現(xiàn)了小型化。測試結(jié)果表明,延遲組件在8-12GHz內(nèi),輸入輸出駐波小于2,相位非線性度優(yōu)于10°,相位誤差小于6°。最后,通過X光掃描垂直互連結(jié)構(gòu)處的加工情況,得到了實(shí)際工藝的加工誤差數(shù)據(jù),經(jīng)由HFSS仿真軟件對(duì)加工誤差模型進(jìn)行建模仿真。在對(duì)比誤差模型與理想模型間的仿真結(jié)果后,發(fā)現(xiàn)仍符合設(shè)計(jì)需要。故而驗(yàn)證了該技術(shù)在8-12GHz頻段符合微波集成電路的設(shè)計(jì)需要。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN623
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 垂直互連技術(shù)在相控陣技術(shù)中的應(yīng)用
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國內(nèi)研究動(dòng)態(tài)
        1.2.2 國外研究動(dòng)態(tài)
        1.2.3 發(fā)展趨勢(shì)
    1.3 本論文主要工作
第二章 傳輸線理論及延遲線原理
    2.1 微波傳輸線簡介
    2.2 帶狀線
        2.2.1 特性阻抗
        2.2.2 相速度和波導(dǎo)波長
        2.2.3 衰減常數(shù)
    2.3 微帶線
        2.3.1 微帶線上相對(duì)有效介電常數(shù)、導(dǎo)波的相速度及波導(dǎo)波長
        2.3.2 微帶線的特性阻抗
        2.3.3 微帶線的衰減
    2.4 共面波導(dǎo)
    2.5 延遲線原理
        2.5.1 延遲線背景
        2.5.2 延遲線主要特性參數(shù)
    2.6 本章小結(jié)
第三章 垂直互連技術(shù)
    3.1 毛紐扣技術(shù)
    3.2 PCB多層板技術(shù)
    3.3 TSV技術(shù)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于垂直互連技術(shù)的四位數(shù)控延遲線設(shè)計(jì)
    4.1 建立過孔等效模型
    4.2 垂直互連結(jié)構(gòu)的仿真設(shè)計(jì)
        4.2.1 應(yīng)用毛紐扣技術(shù)的垂直結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.2.2 應(yīng)用PCB多層板技術(shù)的垂直互連結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.2.3 應(yīng)用TSV技術(shù)的垂直互連機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
    4.3 8-12GHz四位數(shù)控延遲線設(shè)計(jì)
        4.3.1 方案選取
        4.3.2 延遲線的參數(shù)設(shè)置
        4.3.3 各位延遲線的設(shè)計(jì)與仿真
    4.4 本章小結(jié)
第五章 測試與數(shù)據(jù)分析
    5.1 加工結(jié)果與測試數(shù)據(jù)
    5.2 誤差分析
    5.3 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
攻碩期間取得的成果

【參考文獻(xiàn)】

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