Anregungs- und Kopplungsmechanismen von Substratwellen in HF- und Mikrowellenschaltungen

In der hier vorliegenden Arbeit wird in Kapitel 3 ein sehr genaues Verfahren zur Berechnung der Substratwellenabstrahlung bei Eintor-Diskontinuitäten aufgezeigt, da diese aufgrund der Unterbrechung des Leitungsstroms stärker abstrahlen als die meisten Mehrtor- Diskontinuitäten. Zu den Eintor-Diskontinuitäten zählen in der Mikrowellentechnik offene Leitungsenden und Kurzschluss-Vias (Verbindungen zur metallisierten Substratseite). Die Eigenschaften der abgestrahlten Substratwelle werden untersucht.Im Folgenden werden in Kapitel 4 verschiedene Möglichkeiten der Kopplungsberechnung, unter anderem mittels eines neuen, selbstentwickelten Antennenansatzes für Substratwellen, erarbeitet und bewertet. Es handelt sich hierbei nicht um ein Eigenwert-Problem, sondern um einen effizienten Störungsansatz ausgehend von CAD-Modellen, in denen die Substratwellenanregung und -kopplung bisher vernachlässigt wird. Die Kopplung zwischen den Strukturen ändert das lokale elektromagnetische Verhalten nur geringfügig. Daher kann durch Betrachtung der einzelnen ungestörten Schaltungselemente und deren Stromverteilung die Kopplung zwischen den jeweiligen CAD Modellen berechnet werden.In Kapitel 5 wird ein Verfahren aufgezeigt, um aus den S-Parametern diverser CAD- Modelle die zur Berechnung der Kopplung notwendige Stromverteilung abzuschätzen Weiterhin wird jeweils ein eigenes Berechnungsverfahren für offene Leitungsenden und Kurzschluss-Vias präsentiert, das beide Abstrahlungseffekte berücksichtigt.Somit kann die Lücke zwischen dem konventionellen Schaltungsdesign und der Vollwellenanalyse geschlossen werden. Das vorgestellte Verfahren berechnet mittels Green'schen Funktionen die Abstrahlung, ähnlich der Momentenmethode, und daraus störungstheoretisch die Kopplung zwischen den jeweiligen einzelnen Diskontinuitäten (als Gesamtheit). Die Ergebnisse dieser Arbeit sollen helfen, schon in der Designphase mittels CAD Modellen Kopplungen zu berücksichtigen und sogar unter Umständen auszunutzen, ohne diese in jedem Designschritt durch eine aufwendige 3D-Analyse der kompletten Schaltung zu verifizieren. Außerdem ist durch eine konventionelle 3D-Analyse nicht ohne weiteres erkennbar, welche Diskontinuitäten stark koppeln. Dies kann aber anhand der hier vorgestellten Koppelmatrix ersichtlich gemacht werden.