基于机电耦合的互联工艺参数对微波组件传输性能的影响分析

发布时间：2017-04-09 20:13

  本文关键词：基于机电耦合的互联工艺参数对微波组件传输性能的影响分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：有源相控阵天线(APAA)内部集成着大量的T/R组件,其封装工艺多采用多芯片组件技术,该技术是在高密度的多层互联基板上,采用微焊接与封装工艺把各微波器件组装起来,形成高密度、高可靠性、高性能的微电子产品的技术。在高速互连系统中,T/R组件内部的多芯片互联工艺手段显得极为重要,而其自身特点所引起的结构误差直接影响着T/R组件的微波射频性能,制约着整个雷达系统电性能的实现,可见,研究互联工艺参数对微波电路传输性能的影响意义深远。本文首先以互联工艺中典型的模块拼缝为对象,从场路耦合的角度出发,提出了互联工艺参数对微波电路传输性能的分析方法,第一,首先对其进行等效电路的理论分析,得到电路参数的数学模型;第二,建立工艺手段的电磁分析模型;第三,进行不同频段、不同结构参数下的仿真计算,并对结果数据进行后处理;定性、定量地给出拼缝宽度对无源微带射频电路特性的影响机理,在该模型中,S、X、Ku波段下的缝隙宽度应分别控制在0.2mm、0.15mm和0.05mm以内。最后本文开展了样件验证工作,有力地证明了分析方法与理论结果的正确性。再者,以互联工艺中典型的螺栓连接为对象,对其进行随机振动分析,得到变形后的微带电路,针对变形微带电路,本文提出了一种变形曲面拟合的数学方法,并提取了曲面拟合的数学方程;而后通过电磁建模计算,得到了基板变形对无源微带电路传输性能的影响机理;接下来从场路耦合的角度对螺栓分布进行了人工调优,用同样的方法分析了改进螺栓分布后的微带电路传输性能。通过数据对比挖掘,最后指出,在工程设计中,可以通过控制螺栓数量及安装位置以减小基板的变形量,来保证微波电路的传输性能,同时尽量让螺栓远离有源器件,在确保稳定性的前提下,以靠近边缘为佳。最后,以互联工艺中典型的钎焊连接为对象,对钎焊连接中典型的圆柱形空洞进行分析,提出了一种钎焊空洞的综合分析方法,通过建立钎焊空洞的电磁分析模型,分别对空洞位置、结构尺寸、数目以及焊接钎透率等几个方面开展研究,指出,工程中,钎焊空洞应避免出现钎焊边缘与馈电端口处,钎透率越大,微波电路的传输性能越好,当钎透率为40%,则不满足要求,且对于空洞的影响,电压驻波比表现更为敏感。
【关键词】：有源相控阵天线 机电耦合 场路耦合 微带电路 模块拼缝 螺栓连接 钎焊空洞
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN821.8
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 符号对照表12-13
• 缩略语对照表13-17
• 第一章 绪论17-23
• 1.1 研究背景及意义17-18
• 1.2 微波器件互联工艺射频特性的研究现状18
• 1.3 机电耦合与场路耦合探讨18-21
• 1.3.1 机电耦合概述18-20
• 1.3.2 场路耦合研究现状20-21
• 1.4 本文的主要研究工作21-23
• 第二章 微波电路的基本理论23-35
• 2.1 微波导行系统23-26
• 2.1.1 传输线类型23-24
• 2.1.2 传输线电路模型24-25
• 2.1.3 相位速度和特征阻抗25
• 2.1.4 传输线阻抗变换25-26
• 2.2 微波网络的基本参数26-32
• 2.2.1 反射系数26-28
• 2.2.2 电压驻波比28-29
• 2.2.3 回波损耗29-30
• 2.2.4 史密斯圆图30-32
• 2.3 微波网络的阻抗匹配32-33
• 2.4 本章小结33-35
• 第三章 模块拼缝工艺对传输性能的影响机理35-57
• 3.1 结构形式与结构参数35-37
• 3.2 模块拼缝的等效电路模型分析37-39
• 3.2.1 等效串联电阻37-38
• 3.2.2 等效串联电感38
• 3.2.3 等效并联电容38
• 3.2.4 模型分析小结38-39
• 3.3 模块拼缝电磁模型及边界条件的确定39-40
• 3.4 不同频率下缝隙宽度对传输性能的影响40-45
• 3.4.1 S波段缝隙宽度40-41
• 3.4.2 X波段缝隙宽度41-42
• 3.4.3 Ku波段缝隙宽度42-44
• 3.4.4 Ka波段缝隙宽度44-45
• 3.4.5 结果讨论45
• 3.5 模块拼缝样件测试与分析45-54
• 3.5.1 测试方法与测试流程45-46
• 3.5.2 S参数测试46-54
• 3.6 本章小结54-57
• 第四章 螺栓连接工艺对传输性能的影响机理57-73
• 4.1 结构形式与结构参数57-58
• 4.2 随机振动分析58-62
• 4.2.1 结构有限元模型58-59
• 4.2.2 随机振动的加速度功率谱的确定59-60
• 4.2.3 约束方式的确定60
• 4.2.4 结构响应的应力和变形情况60-62
• 4.3 变形电磁模型的建立62-66
• 4.3.1 曲面拟合方法63
• 4.3.2 曲面拟合过程63-65
• 4.3.3 电磁分析模型65-66
• 4.4 变形微带电路的射频性能分析66-69
• 4.4.1 1σ随机振动变形对微带电路射频特性的影响66-68
• 4.4.2 1σ-3σ随机振动变形对微带电路射频特性的影响68-69
• 4.5 螺栓分布的人工调优69-71
• 4.6 调优后的微带电路射频性能分析71-72
• 4.7 本章小结72-73
• 第五章 钎焊工艺对传输性能的影响机理73-89
• 5.1 钎焊连接概述73
• 5.2 钎焊空洞的特性分析73-74
• 5.3 结构形式与结构参数74-75
• 5.4 分析方法与计算模型75-76
• 5.5 计算结果与讨论76-85
• 5.5.1 圆柱空洞位置76-80
• 5.5.2 空洞大小80-81
• 5.5.3 空洞数目81-83
• 5.5.4 钎透率83-85
• 5.6 钎焊空洞样件测试与分析85-87
• 5.6.1 测试流程与测试方法85-86
• 5.6.2 S与X波段测试与分析86-87
• 5.7 本章小结87-89
• 第六章 总结与展望89-91
• 6.1 工作总结89-90
• 6.2 研究展望90-91
• 参考文献91-95
• 致谢95-97
• 作者简介97-99

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