遮蔽金屬板對多導體微帶傳輸線傳播特性之影響 陳慧諄、許崇宜
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摘 要
在過去30年中，微波體電路(Microwave Integrated Circuit)與微波單一 性積體電路 (Microwave Monolithic Integrated Circuit) 的技術已有 很大的進步而且有愈來愈多的傳統微波元件，如：功率放大器、振盪器、 混波器和濾波器 等等，都已 漸漸的改由 MIC 及 MMIC 技術所製成 的元件所取代。這是因為由 MIC 及 MMIC 所製成的微波元件比傳統微波 元件有 著頻寬更寬、體積更小、重量更輕、及穩定度更高等優點。近幾年 來微帶傳輸線一直被用於 MIC 及 MMIC技術中，來連 接兩個不同的元件。 微帶傳 輸線用來做為連接兩個不同的微波元件的時候，通常可以使用有 上層遮蔽理想金屬板 (PEC) 或沒有上層 PEC 的開放結構，甚至整個微帶 傳輸線直接與上層的金屬殼貼近。在實際製造微波積體 電路時，首先我 們必 須在接地的基板上佈線 (lag out)，因為沒有上層 PEC的遮蔽，在電 路如果未能符合設計者要求時，我們可以非常方便的對 電路做微調及修正 動作。但是為了防止對鄰近電路所造成的電磁干擾，通常我們將即將完成 的 MIC 元件放入至一金屬盒 內。然而；為了簡化製造的過程，我們可採 取外的方法。例如：另外加一片 PEC 板在電路的上方來防止電磁輻射。 可是
，如果所加的 PEC 板非常靠近電路的基板時，此時電路的特性將會 與設計者原先所設計的特性有著很大的不同。所以我 們必須計萛外加的上 層遮蔽金屬 PEC 板對此電路的電路特性和傳輸線特性的影響。在本論文 中我們只考慮所加的上層遮 蔽金屬 PEC 板對傳輸線播常數的影響。在開 放 (open) 及加蓋 (shield) 的微帶傳輸線的結構上，已有許多的方法可 以成功的 求得傳播常數。在低頻範圍準TEM方法 (quasi-TEM) 是一種很好 的方法來分析微帶傳輸線的問題，可是當頻率變高時，此 方法的誤差就會 大輻提高。頻譜領域分析法(Spectral Domain Analysis) 簡稱SDA 被認 為是在高頻範圍中一個精確、有效的 分析方法，但是此法只能處理沒有厚 度的微帶片而無法處理有厚度的情況。另一方法為空間領域電場積分方程 式 (EFIE)
，此法被認為可以處理任意導體截面的狀況，但是 EFIE 所用 到的格林函數 (Green''s Functions)，在起源點 (source point) 與 觀察 點 (observation point)非常靠近的時後此函數 本身會有很強的奇異特 性(singularity)，此時的數值積分將會很難收斂。為 了克服EFIE分析法 上格林函數嚴重的奇異特性， Mihalski and Zheng 提出了混電位積分方 程式(Mixed Potentialintegral equation)簡稱 MPIE，來處理微帶片與 微帶傳輸線的問題。在本文中，我們將使用MPIE 與矩量法來分析遮蔽金 屬板對多 導體微帶傳輸線傳播特性之影響，在此；我們導體數目將不受限 制而且導體的橫截面形狀也可以是任意的。在本文末，我 們將畫出傳播常 數曲線及模態電流分佈並且與相關的論文做比較。本論文的結果將可應用 於 MIC設計者對於在製程的最 後階段中要決定在什麼高度放置上層遮蔽金 屬板做為參考。
關鍵詞 : 傳播常數 ; 格林函數 ; 束縛波模態 ; 洩漏波模態
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