新型HMSIW右旋圆极化缝隙天线的研究与设计

近年来,在微波系统中,基片集成波导(SIW)谐振腔作为一种新型导波结构倍受青睐,SIW的小型化也成为一个研究热点。提出了一款基于半模基片集成波导(HMSIW)的新型右旋圆极化缝隙天线,SIW的腔体结构呈半圆弧型,在腔体顶部蚀刻垂直缝隙使其宽度相等、长度不同,介质基板的底端利用一个50Ω的单级嵌入式微带馈线完成激励。经HFSS仿真结果显示,右旋半模圆极化天线中心频率为9.49 GHz,VSWR在该频点处为1.08,最大增益能够达到4.63 d B。通过实物加工制作以及测试,结果显示,与传统圆极化天线相比,该设计天线的面积尺寸减小了近50%,小型化实现良好,并且性能与仿真结果基本吻合。     

多传输零点基片集成波导双通带滤波器

提出一种新型的基片集成波导(substrate integrated waveguide, SIW)双通带滤波器. 该滤波器由2个不同中心频率、不同带宽的滤波器组成, 共用输入输出端口, 并采用矩形基片集成波导谐振腔结构, 通过在源与负载之间引入电耦合产生多个传输零点, 从而大大提高了滤波器的选择特性. 设计了一款工作在Ku波段的基片集成波导双通带滤波器, 两通带带宽分别为220和120 MHz. 利用Ansoft HFSS建立滤波器模型并进行全波仿真. 仿真结果表明, 该滤波器带外衰减陡峭, 结构紧凑. 实测结果与仿真结果吻合良好.     

X波段柱面共形基片集成波导纵向缝隙天线阵的实验

利用基片集成波导SIW(substrate integrated waveguide)技术设计了一款X波段柱面共形的SIW纵向缝隙谐振天线阵.通过分析柱面共形的SIW的传输特性,沿用传统矩形波导谐振缝隙天线阵的设计方法,设计了柱面共形的SIW纵向缝隙谐振天线阵.该天线具有传统的矩形波导缝隙天线阵主瓣宽度窄、方向图可以赋形、交叉极化电平低等优异特性,同时实现了天线的小型化、轻型化.由于基片集成波导完全集成于介质基片中,使得天线与平面电路的馈电连接变得非常简单,可以用微带直接馈电,减少了中间馈电电缆以及馈电转接头的损耗,从而使天线和平面电路的集成也成为可能.实验结果验证了这种设计方法的正确性.     

一种新型多层八分之一模基片集成波导滤波器小型化研究

为进一步解决基片集成波导滤波器小型化问题,提出并设计了一种新型多层八分之一模基片集成波导(eighth-mode substrate integrated waveguide,EMSIW)滤波器。利用高频电磁仿真软件Ansoft-HFSS建立滤波器模型并进行仿真,仿真结果表明其性能较好,相对带宽为23.6%,尺寸相较于原始谐振腔减小了87.5%,较好地实现了基片集成波导滤波器的小型化。     

新型S形EBG结构的超宽带基片集成波导带通滤波器

利用S形电磁带隙结构的阻波特性,设计了一种基于EBG结构的基片集成波导(SIW)超宽带带通滤波器.该滤波器通过将不同大小的S形结构单元蚀刻在SIW上金属面,以获得超宽带.所设计的带通滤波器工作频带范围为7.85～10.21 GHz,中心频率为9.03 GHz,相对带宽为26.14％,通带内的最大插入损耗约为1.54 dB,相比于文献[8～10]中类似EBG结构的带通滤波器,回波损耗较优,且具有结构紧凑、通带选择性好等优点.测量结果与仿真结果基本吻合,验证了该设计方法的有效性.     

基于基片集成波导互连的16进制正交振幅调制高速传输系统

为了进一步提高数据的传输速率,采用16进制的正交振幅调制(16QAM)方式,设计实现了一种新颖的基于基片集成波导互连的高速数据传输系统.基片集成波导经设计加工和测试,其带宽为14~28GHz,通带内插损约为0.5dB;16QAM互连系统经先进系统设计(ADS)软件仿真验证,得到了清晰的眼图及星座图,最大传输速率可达到20Gb/s,是传统基片集成波导(SIW)互连系统的数据传输速率的4倍.因此,采用16QAM的SIW高速互连系统与传统的采用载波调制方式的SIW互连系统相比,可显著增加SIW的频带利用率,进而提高系统的数据传输速率.     

一种小型化基片集成波导滤波器的设计与实现

提出并设计了一种双重折叠四分之一模基片集成波导(double folded quarter mode substrate integrated waveguide,DFQMSIW)滤波器,滤波器通过在中间金属层开槽实现腔体间的耦合。相比于四分之一模基片集成波导滤波器,DFQMSIW滤波器的平面面积减小了约四分之三。理论、仿真和测试结果表明,该滤波器具有损耗小、易集成等优点,在设计小型化微波滤波器方面具有一定的参考价值。     

直角耦合结构的宽阻带SIW滤波器

提出一种新型的宽阻带基片集成波导(substrate integrated waveguide,SIW)滤波器.该滤波器采用直角耦合结构,在上阻带产生两个传输零点(transmission zeros,TZs),分别位于两个不同的二次模(TE_(102)/TE_(201))谐振频率附近.为了进一步提高滤波器的阻带特性,在SIW的上层金属面蚀刻两个矩形槽.测量结果表明,该滤波器中心频率10 GHz处的插入损耗为1.9 dB,通带内回波损耗大于20 dB.阻带抑制大于20 dB的频段为10.5~18.8 GHz,有效抑制了二次谐波响应.相比传统SIW带通滤波器,阻带宽度增加了48%.实测结果与仿真结果吻合良好.     

基于CSRR-SIW结构的复合左右手带通滤波器小型化设计

提出了一种基于互补开口谐振环-基片集成波导（complementary split-ring resonator-substrate integrated waveguide,CSRR-SIW）结构的复合左右手带通滤波器,可应用于5G频段。采用互补开口谐振环（complementary split-ring resonator,CSRR）代替传统开口谐振环结构,有效地减小了中心频率,通过改变端口馈电方式展宽了带宽并改善了高频端带外抑制特性。基片集成波导（substrate integrated waveguide,SIW）结构将电磁波限定在一定空间范围内传播,使得该款滤波器较为紧凑。将4个具有左手特性的互补开口谐振环单元加载到带通滤波器中,通过调整优化,可在通带处产生2个传输零点,并进一步缩小滤波器的体积。测试结果显示：滤波器的中心频率为4.92 GHz,3 dB带宽为240 MHz,带内插损最大值为1.7 dB,且在5.88～13.80 GHz的带外抑制大于20 dB。     

偏置介质销钉基片集成波导带通滤波器的设计

滤波器是微波毫米波电路与系统中的一个重要部件.基片集成波导技术使得包括平面电路、接头和矩形波导在内的完整电路可以平面的形式集成在标准印刷电路板上.本文将偏置介质销钉带通滤波器的设计方法引入基片集成波导中,实现了一个中心频率为28GHz,相对带宽为3.57%的基片集成波导带通滤波器,Ansoft HFSS的数值计算结果显示该途径是成功的.     

半模基片集成波导和微带转换的分析

为实现基片集成波导结构的小型化,沿场分布对称面将其截成两半,利用等效磁壁限制场型变化,提出了半模基片集成波导结构.在此基础上,研究了半模基片集成波导与微带线的转换问题,并设计Ku波段的半模基片基层波导-微带线转换结构.仿真结果表明,在所设计的频段内,插损优于0.5 dB,反射损耗小于-15 dB,实测结果与仿真结果基本吻合.实验表明,半模基片集成波导能够保持基片集成波导的传播特性.     

蝶型槽基片集成波导带通滤波器

利用基片集成波导的高通传输特性以及蝶型光子带隙结构的阻带特性,构建了一种新型结构的基片集成波导带通滤波器.为了验证该想法,设计了1个中心频率为4.65GHz,分数带宽为40%的滤波器,电磁仿真结果表明该滤波器在频率为3.71～5.6GHz范围内具有明显的通带特性,带内最大插入损耗约为0.4dB.利用PCB工艺制作了该滤波器的实物,使用矢量网络分析仪对其进行了测试,测试结果表明该滤波器的通带为3.78～5.76GHz,分数带宽约为41%,带内最小插入损耗为0.72dB,最大插入损耗为1.65dB.电磁仿真结果和实际测试结果较一致。     

一种应用于汽车雷达的SIW带通滤波器

使用HFSS仿真软件设计了基于基片集成玻导（substrate integrated waveguide,SIW)的带通滤波器。在SIW腔体中加入金属圆柱扰动,形成带通滤波器,并通过调节扰动金属柱的半径来调整带通滤波器的频带宽度和中心频率,最后在Rogers 5880介质基板制作实物。测试结果表明:中心频率为24 GHz,通带内插入损耗2.4 dB、回波小于-15 dB的带宽为300 MHz。仿真结果和实验测试结果基本相符。此带通滤波器能够应用在汽车雷达系统中。     

新型基片集成波导宽带带通滤波器

利用基片集成波导的高通传输特性以及光子带隙结构的阻带特性,构建了一种新型结构的基片集成波导带通滤波器。为了验证该想法,设计了1个中心频率为5.0GHz,分数带宽为60%的滤波器,电磁仿真结果表明该滤波器在频率为3.5～6.5GHz频率范围内具有明显的通带特性,带内最大插入损耗约为0.64dB.利用PCB工艺制作了该滤波器的实物,使用矢量网络分析仪对其进行了测试,测试结果表明该滤波器的通带为3.8～6.8GHz,分数带宽约为56%,带内最小插入损耗为1.6dB。电磁仿真结果和实际测试结果较一致。     

基片集成波导混合金属膜片滤波器的设计

采用模式匹配法优化设计了单双混合金属膜片波导带通滤波器,并利用基片集成波导和普通矩形波导之间的转换公式,将普通波导滤波器改用基片集成波导结构来实现.滤波器采用单双E面膜片相结合的混合型结构,不仅降低了双膜片滤波器的加工复杂度,同时保持了双膜片滤波器的高端阻带抑制好的特性.此类滤波器结构简单、成本低廉,便于加工,适合批量生产.实验和仿真结果验证了模式匹配法的精确性和经验公式的可靠性.     

基片集成波导带通滤波器设计方法的研究

文章中利用基片集成波导和双模滤波器两种技术,对基片集成波导双模带通滤波器的设计进行了研究,设计了一种微波带通滤波器结构,该滤波器结构简单,无载品质因数高达9000.应用凹型过渡结构,使基片集成波导与微带线的过渡问题得到很好解决,使基片集成波导双模带通滤波器便于集成.设计的滤波器中心频率在5.61GHz,通过TE102和TE201两种模式耦合,形成一个传输零点,改善了滤波器的性能,通带内反射损耗S11优于24dB,3dB带宽达50MHz.     

基于基片集成波导功分/合成器的宽带功率放大器研制

基于基片集成波导功分/合成器设计并研制了4路X波段宽带功率合成放大器.功分/合成器由一对4路树状功分器采用背对背方式组成,功分器输入输出端口均包含基片集成波导-微带转接结构,以便于功分/合成器与其他平面器件相连接.在9.3~12.3GHz范围内实测功分/合成器的回波损耗低于-13dB,传输损耗优于-3.3dB.设计并制作了一个X波段4路宽带功率放大器,合成功放在10.4GHz上的1dB压缩点输出功率约为7.1W(连续波工作方式),在8.9~12.3GHz范围内,合成效率大于60%,在9.5GHz上其最大合成效率约为73.6%.测试结果表明,该技术可方便地用于微波与毫米波固态功率放大器设计.