新型基片集成波导三孔定向耦合器的设计

利用矩形波导多孔定向耦合器理论和基片集成波导与矩形波导的等效关系,设计了基片集成波导三孔定向耦合器。通过在耦合孔的上金属面开哑铃形槽来增加能量的耦合,从而提出一种新型的三孔定向耦合器。实验结果表明:该耦合器在8.6 GHz-10.6 GHz的频率范围内,输入端反射系数和隔离口的电压传输系数均小于-15 dB,相对带宽达到20％,通带内直通口与耦合口的电压传输系数均在-8.2 dB--3.3 dB之间,耦合度约为6 dB,隔离度大于15 dB,性能获得了较大提高。该耦合器设计方法简单,加工成本低廉,可以广泛用于微波毫米波系统中。     

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。     

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.     

一种基片集成波导滤波器的快速设计方法

本文使用主动空间映射算法对基片集成波导滤波器的快速设计进行研究。在对滤波器结构进行分析的基础上,使用HFSS和ADS软件分别建立了其电磁场全波分析模型和等效电路模型,并将之用于空间映射方法所需的精确仿真和粗糙仿真。通过利用等效电路模型,对反映模型参数映射关系的参数进行了提取。整个设计过程仅用了少数几次精确仿真和粗糙仿真,就可以较好地到达设计指标。同常规设计方法相比,该方法可以对具有大规模变量的高阶滤波器进行设计,并且可以显著减少设计时间。作为应用实例,分别对X波段五阶和十阶带通滤波器进行了快速设计,并通过实验对五阶带通滤波器进行了验证,有力地证明了本文所提出方法的正确性和有效性。     

基片集成波导与微带线的过渡研究

基片集成波导与微带线的过渡问题是基片集成波导应用的一个重要前提,为了提高两者的能量传输效率,通过阻抗匹配分析,设计了SIW渐变式过渡结构和2种微带渐变式过渡结构,并讨论了2种微带渐变式结构中参数变化对传输性能的影响。实验结果表明,当过渡系数取3~4或指数系数取0.10~0.15时,2种微带渐变式过渡结构具有较好的传输性能。所加工的2种转接器的回波损耗均优于13 dB,带宽均超过了4.0 GHz,实现了较宽的带宽和较好的传输性能,可以广泛地应用于SIW器件的设计和测试中。     

基片集成波导带通滤波器的设计

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以平面的形式集成在标准印刷电路板上;论文首次将金属条带式波导平面电路带通滤波器的设计方法引入基片集成波导之中,发展了基片集成波导带通滤波器的设计;文中提供了一个设计实例,Ansoft HFSS的数值仿真结果显示该途径是行之有效的。     

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.     

多层基片集成波导增益均衡器的设计与实现

针对传统微波增益均衡器所存在的缺陷,提出了一种基于基片集成波导(SIW)的新型毫米波微波增益均衡器。该均衡器采用多层SIW,可以很方便的设计耦合结构、缩小器件体积;同时引入薄膜电阻,首次实现了SIW均衡器Q值的可调性。文章首先对该均衡器的等效电路模型进行了分析,推导了各个结构要素的调节规律;其次借助HFSS仿真软件对上述推导进行了验证;最后针对某行波管加工实现了一支SIW均衡器,并将行波管的增益波动降低至1.25 d B。实验结果表明,该SIW均衡器易于加工实现,且具有较强的均衡能力。     

基片集成波导仿真与教学应用研究

电磁场与微波技术是电子信息类专业的一门重要专业基础课,该课程具有概念抽象、计算复杂等特点。本文采用电磁仿真软件HFSS,设计并仿真了基片集成波导与慢波基片集成波导结构。结果显示基片集成波导可有效工作在16.3~35 GHz频率范围内,而相同结构的慢波基片集成波导能够降低波导通带,减小基片集成波导纵向尺寸。仿真实验表明,引入电磁仿真软件能够改革电磁场与微波技术实验教学模式,使抽象的概念形象化、直观化,提高实验教学效果。     

基片集成波导背腔式缝隙天线设计

利用谐振腔形成对称场激励,设计实现了一种基于多层基片集成波导技术的背腔式缝隙天线,并对其辐射特性进行了仿真研究。该天线利用双层基片集成波导实现了天线的馈电电路和背腔结构,利用工作于谐振状态的基片集成波导谐振腔对缝隙进行激励,同时通过加载缝隙圆环,显著降低了天线的回波损耗,并具有剖面低、重量轻、易集成的优点。研究了缝隙圆环对天线辐射性能的改善作用,制成了测试样片,天线-10dB回波损耗的带宽为150MHz,最高增益为8dB,交叉极化增益的最高为-12dB,测量结果与仿真分析吻合较好,验证了设计方法的有效性。     

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.     

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。     

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.     

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.     

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.     

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。     

基于基片集成脊波导的缝隙阵列天线的仿真与实验研究

为了降低缝隙天线阵列的重量和体积,提出了基于介质集成脊波导的缝隙阵列天线。专门设计了一种渐变微带线与介质集成脊波导的过渡结构,使得天线可以使用SMA接头进行馈电。在CST Microwave Studio软件中建立了工作于C波段的介质集成脊波导4缝天线阵列模型并进行了仿真分析,并使用仿真数据建立了天线的等效磁流阵列模型,很好地解释了天线的辐射特性。仿真与实验结果表明,4缝天线具有10.8%的阻抗带宽(4.4~4.9 GHz),带内增益为8.5 d Bi。天线为印刷型结构,具有剖面低、重量轻、易于集成、带宽较宽及增益较高的特点,可以广泛应用在相应频段的通信设备中。     

一种低剖面带宽增强型基片集成波导背腔缝隙天线

本文在基片集成波导腔体结构的基础上,结合共地共面波导结构,提出了一种低剖面带宽增强型背腔缝隙天线.本天线兼具传统金属波导缝隙天线辐射效率高、功率容量大以及传统微带缝隙天线体积较小的优点,同时还具有了低剖面、重量轻、易于与平面电路集成的特点.仿真结果显示,该天线中心工作频率为5.8GHz,最大增益6.9dBi,相对带宽2.25％,完全覆盖5.8GHz频段,适用于RFID应用.     

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.     

基于互补辐射器的Q波段宽带半圆形基片集成波导平面天线

提出了一种基于E形互补辐射器的宽带半圆形基片集成波导(SIW)天线. 为了提高天线的工作带宽,将天线主体部分设计为与微带馈线呈一定角度的半圆形SIW谐振腔. 互补的E形槽和微带线进一步拓展了天线的阻抗带宽,提高了整个工作频带内的增益. 金属化通孔用于改善阻抗匹配. 结果表明:天线-10 dB阻抗的带宽覆盖37.7~47.8 GHz,在整个工作频带内的增益大于6.4 dBi,在38.2 GHz条件下的最大增益达9.8 dBi,同时具备宽频带和高增益的优势.