Μελέτη Της Μοντελοποίησης Γραμμών Μεταφοράς Σε Ολοκληρωμένα Κυκλώματα Με Έμφαση Στη Μικροταινία

Abstract

Η διπλωματική αυτή εργασία αποτελεί μία μελέτη των, έως σήμερα, γνωστών και περισσότερο διαδεδομένων τρόπων μοντελοποίησης των γραμμών μεταφοράς σε ολοκληρωμένα κυκλώματα. Η δομή στην οποία εστιάζεται το ενδιαφέρον είναι η δομή της μικροταινίας, της γραμμής μεταφοράς, δηλαδή, που αποτελείται από αγωγό σήματος πάνω από ημιαγώγιμο υπόστρωμα, το οποίο, με τη σειρά του, βρίσκεται πάνω από αγώγιμη επιφάνεια γείωσης. Αρχικά, γίνεται μία παρουσίαση των πιο διαδεδομένων μεθόδων μοντελοποίησης της μικροταινίας και, εν συνεχεία, μία θεωρητική ανάλυση πλήρους κύματος της μικροταινίας, χρησιμοποιώντας βασικές εξισώσεις της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας. Παράλληλα, διευκρινίζεται ότι η εργασία αυτή θα επικεντρωθεί στις φυσικές μεθόδους μοντελοποίησης. Το κύριο μέρος της εργασίας πραγματεύεται την επεξήγηση πέντε μεθόδων φυσικής μοντελοποίησης, καθώς και των ισοδύναμων κυκλωματικών μοντέλων και των εξισώσεων απλής και κλειστής μορφής που προτείνονται από αυτές. Τα μοντέλα αυτά συγκρίνονται καταρχήν μεταξύ τους ώστε να διαπιστωθεί κατά πόσο συμφωνούν, ενώ στη συνέχεια γίνεται μία σύγκριση με εργαστηριακές μετρήσεις για συγκεκριμένη δομή μικροταινίας. Η ασυμφωνία μεταξύ θεωρητικών αποτελεσμάτων και πειραματικών μετρήσεων οδηγεί στην πρόταση ενός καινούριου μοντέλου. Το μοντέλο αυτό βασίζεται σε εξισώσεις που έχουν ήδη προταθεί και λαμβάνει υπόψη τη γεωμετρία και τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά της μικροταινίας. Το καινούριο μοντέλο συγκρίνεται με τις πειραματικές μετρήσεις και παρατηρείται αρκετά καλή συμφωνία. Λόγω, μάλιστα, του τρόπου εξαγωγής του, το καινούριο μοντέλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για οποιαδήποτε γεωμετρία μικροταινίας.Τέλος, γίνεται μία αναφορά στο αν και πότε πρέπει μία γραμμής μεταφοράς να θεωρείται σαν απλό ή σαν κατανεμημένο κύκλωμα για τον υπολογισμό μεγεθών διάδοσης ενός σήματος σε αυτήν και παρουσιάζεται ο κώδικας τόσο σε HSpice όσο και σε Matlab όλων των μοντέλων που χρησιμοποιήθηκαν.