Broadband Vertical Transitions in Multi-Layler Structure

無線與微波通訊發展至今，皆要求其產品的發展講求輕薄短小，故使用多層結構來滿足電路設計的需求。然而在多層結構中，傳輸線在層與層之間的垂直轉接過程產生其電容或電感效應，故在許多論文中，常常會去探討如何補償其電容或電感效應，以其達到上下層阻抗匹配，在垂直轉接的過程中產生最小的訊號損失。 本論文中的ML-ML垂直轉接，首先採用空腔耦合的方式來完成，另一種則採用類似於本地匹配方式來改善其補償。所得到的效果可從DC開始至所要求的頻帶，而達到寬頻的效果，在LTCC的多層結構中，可達到至60GHz，在FR4板材中，可達到10GHz.時 S11之值皆在-20dB以下。With the demand of miniature size of microwave components for low cost products needed by nowadays microwave communication systems. Therefore, multi-layer technology is the main key to fulfill the requirements. However, the parasitic capacitance and inductance of transmission line will occur at vertical transition between layer and layer, and there are many compensated techniques had been come up in many thesis to minimize the signal degradation. The vertical transitions between Microstrip line - Microstrip line are realized by cavity coupling and local matching techniques in this thesis. By using the local matching technique, a wideband performance can be achieved from DC to 60 GHz and DC to 10 GHz in LTCC technology and FR4 substrate, respectively.第一章 簡 介 1 1-1 研究動機 1 1-2製程簡述 2 1-3相關研究歷程與現況 2 1-4章節內容概述 4 第二章 相 關 理 論 與 文 獻 探 討 5 2-1簡介 5 2-2線寬在LTCC各層的變化 5 2-1-1 CPW在各層信號線寬度的變化 5 2-2-2微帶線在各層的變化與理論分析 6 2-3覆晶轉接的高頻補償 8 2-3-1覆晶轉接的簡單介紹 8 2-4微帶線空腔耦合垂直轉接相關理論 14 2-4-1空腔耦合垂直轉接簡介 14 2-4-2空腔耦合垂直轉接結構說明 15 2-5 結論 18 第三章 CPW-CPW的垂直轉接 19 3-1簡介 19 3-2 靠近LTCC內層中央 的CPW-CPW垂直轉接 19 3-2-1結構說明 19 3-2-2模擬結果 21 3-2-3 Back – to – Back 結構 22 3-3 非LTCC內層中央的CPW-CPW垂直轉接 25 3-3-1 偏向較表層的垂直轉接 25 3-3-1 偏向較內層的垂直轉接 25 3-4結論 29 第四章 微帶線VIA排列式空腔耦合垂直轉接 31 4-1 簡介 31 4-2於FR4中實現之空腔耦合式垂直轉接 31 4-2-1結構簡介說明 32 4-2-2結構尺寸說明 32 4-2-3參數設定改變與比較 34 4-3於LTCC中實現之空腔耦合式垂直轉接 39 4-3-1結構簡介說明 41 4-3-2模擬結果 41 4-4 量測結果 44 4-4-1 FR4盲埋孔說明 44 4-4-2 模擬與實作電路的差異說明 46 4-4-3 實際電路與TRL校正電路 46 4-4-4 量測結果 48 4-5 結論 50 第五章 微帶線開槽補償式垂直轉接 51 5-1 簡介 51 5-2 LTCC微帶線開槽式垂直轉接 51 5-2-1 LTCC多層結構敘述 51 5-2-2 等效模型 53 5-2-3 模擬結果 56 5-3 FR4微帶線開槽式垂直轉接 58 5-3-1 微帶線開槽式垂直轉接結構 58 5-3-2 模擬結果 61 5-4 量測結果 63 5-4-1 量測說明 63 5-4-2 量測結果 65 5-5 結論 69 第六章 結 論 71 參 考 文 獻 7