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A full-wave analysis of interconnection planar lines applications to structures with finite ground plane

Analyse dynamique de lignes planaires d’interconnexion : Applications à des structures à plan de masse fini

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Abstract

The high integration level associated to the increase of the operating frequency of microelectronic integrated circuits create complex electromagnetic coupling in the interconnection lines which lead to mismatch and frequency dispersion. In the present paper, we propose a full-wave analysis to characterise the electromagnetic behaviour of interconnection planar lines using mixed-potential integral equations technique. The theoretical and numerical treatments of Green’s functions for the specific structures are firstly presented. The calculated results for parallel and coplanar strips are compared to the published ones. The effect of the finite ground plane on the propagation constant and the characteristic impedance is then analysed for different permittivities. The obtained theoretical and experimental results for the reflection coefficient of straight resonators confirm finally the observed effect of the finite ground plane on the frequency dispersion and the scattering characteristics.

Résumé

L’augmentation de la densité d’intégration associée à la montée en fréquence des circuits microélectroniques engendrent des phénomènes de couplage électromagnétiques complexes qui sont responsables des désadaptations et de la dispersion en fréquence des lignes d’interconnexion. Dans cet article, une méthode de caractérisation du comportement électromagnétique des lignes planaires d’interconnexion, à partir des équations intégrales à potentiels mixtes est proposée. Les traitements théorique et numérique des fonctions de Green spécifiques à la structure considérée sont, tout d’abord, présentés. Les résultats obtenus pour des rubans couplés, parallèles et coplanaires, sont comparés avec ceux présentés dans la littérature. L’influence de la finitude du plan de masse sur l’exposant linéique de propagation et sur l’impédance caractéristique de lignes d’interconnexion est ensuite analysée pour différentes permittivités. Les résultats théoriques et expérimentaux, sur le facteur de réflexion de structures résonantes, confirment l’effet du plan de masse fini observé lors de l’étude de la dispersion.

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Authors and Affiliations

  1. lcst insa, 20, avenue des Buttes de Coësmes, F-35043, Rennes, France

    Catherine Le Corre-Guimard, M’hamed Drissi, Jacques Citerne & Pierre Morillon

Authors
  1. Catherine Le Corre-Guimard
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  2. M’hamed Drissi
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  3. Jacques Citerne
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  4. Pierre Morillon
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Le Corre-Guimard, C., Drissi, M., Citerne, J. et al. A full-wave analysis of interconnection planar lines applications to structures with finite ground plane. Ann. Télécommun. 52, 293–305 (1997). https://doi.org/10.1007/BF02996072

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