基片集成波导和微带转换器的理论与实验研究

基片集成波导(SW)技术中非常重要的问题之一是该类波导与其它形式传输线的过渡问题．最近已有文章探讨了SIW与微带线过渡的一种锥形结构，在本文中对此类结构进行了全面的拓展，分析了直接过渡、凸型过渡和凹型过渡几种情况，并实验验证了C波段的微带-SIW转换器．实验结果表明，在4．1-5．5GHz的频段内，驻波比小于1．2，插损优于0．5dB．     

基于基片集成波导(SIW)的双模带通滤波器

首先介绍了基片集成波导(SIW)这一新技术,并用表面电流理论解释了电磁波在SIW中的传输模式。同时,通过使用凹型过渡和接地共面波导过渡两种转换方式,解决了基片集成波导与微带线的过渡问题,从而解决了滤波器和有源微波电路的集成问题。文章用这两种过渡方式,分别设计了中心频率在5.63GHz和5.45GHz的双模带通滤波器。实验表明:这两种滤波器在通带内的反射损耗S11均优于-21dB,-3dB带宽都在50MHz以上。     

W 波段矩形波导-SIW 探针过渡结构设计

基片集成波导（SIW）技术正广泛应用于微波毫米波集成电路中。在W 波段,为了对SIW 元器件进行测试,必须对矩形波导-基片集成波导过渡结构进行研究。采用HFSS 软件仿真和优化设计了一种耦合探针结构的矩形波导-SIW 过渡。测试结果表明,一对过渡转换器与一段SIW 所组成的背靠背结构在整个W 波段的反射系数都小于-10 dB,而总插损在75~106 GHz 的频率范围内都小于2 dB。     

一种基于LTCC 技术的脊基片集成波导（SIW）到微带的过渡结构

介绍了一种基于LTCC 技术的脊基片集成波导（SIW）到微带的过渡结构。将传统脊波导到微带过渡的设计思路,运用于基于LTCC 技术的基片集成波导（SIW）到Rogers5880 基片微带的过渡设计中,实现了LTCC SIW 到Rogers5880 基片微带的宽带过渡。从仿真结果可以看出,在25.2GHz 到40GHz 的频带内,回波损耗S11 小于-15dB, 插入损耗优于-0.2dB。     

基片集成波导及其微带过渡的设计

设计了工作于毫米波频段的基片集成波导（SIW）,阐述了基片集成波导及其微带过渡的原理和结构,公式推导出过渡结构中各种参数的计算方法,通过HFSS软件进行仿真,制作了SIW与微带过渡的样品并测试,结果表明在35.5～37.5GHz范围内,波导插损为-1～-2dB,回波损耗小于-10dB,性能良好。     

基片集成波导与微带线的转换设计

基片集成波导（SIW）是近年内出现的一种新型微波传输结构．它综合了矩形波导和微带线的一系列优点。然而，该技术的一个非常重要的问题之一就是它与其它形式的传输线之间的过渡问题。这个过渡问题以前已由全波优化法得到，本文涉及的是等效电路结合仿真软件的方法。文章的目的是介绍和分析基片集成波导和微带线之间的转换设计，以便于SIW的连接和测试工作。     

一种宽波束毫米波引信天线阵的设计

本文提出了一种应用于引信系统的宽波束毫米波天线阵。该阵列天线应用于60GHz-64GHz,由四组两两正交布局的1×2波导辐射单元以及SIW（基片集成波导）缝隙耦合馈电组成。由微带线到SIW过渡,可用于与T/R模块连接。基于双脊波导结构以及拓宽的方形波导结构的特点来设计宽波束的辐射结构;设计高集成度,低复杂性的微带线到SIW过渡结构。由HFSS仿真结果表明,在60GHz至64GHz带宽内天线阵列反射系数小于-13dB,并且在增益掉落3dB内,该天线阵列在60GHz、62GHz和64GHz均能实现xoz面和yoz面±50°的波束宽度。     

一种紧缩结构的新型毫米波基片集成波导滤波器

提出了一种紧缩结构的新型毫米波基片集成波导(SIW)滤波器,在结构紧缩的同时性能得到了显著改善.在设计的一组SIW毫米波滤波器中,长度从传统滤波器的23.1mm压缩到新型滤波器的12mm.测试结果显示新型滤波器阻带衰减大于54dB,相对于性能相近的传统SIW滤波器改善12dB以上.具有超过50dB衰减的阻带宽度超过9GHz.上边带过渡特性更陡,同时仍保持了传统SIW滤波器所具有的陡峭下边带特性和低损耗特性.     

220 GHz新型SIW-波导过渡结构的设计

基片集成波导(SIW)既有波导的损耗低、品质因数高、功率容量大的特点,又兼具微带线的低剖面、尺寸小、易于与其他平面电路集成的优点,被广泛应用于微波电路设计之中。鉴于目前测试系统及级联都采用矩形波导端口,为实现对SIW元器件的测试及系统集成,须对SIW元器件进行过渡结构设计。采用三维高频电磁仿真软件仿真和优化,设计了一种新型SIW-波导过渡结构。仿真结果表明：该结构在205~225 GHz频段内,带内插入损耗在0.5~0.6 dB之间,回波损耗大于12 dB;背对背结构,插入损耗小于1.5 dB,回波损耗大于10 dB,相对带宽11.4%。     

基于基片集成波导结构的X波段低相噪振荡器

基于基片集成波导(SIW)结构设计了工作于X波段的低相位噪声振荡器。SIW结构是传统金属波导结构的一种变形,且电磁波在其中传输的特性与在传统金属波导结构中的相类似。而金属波导结构中能传输的电磁波频率由其尺寸及介质的物理参数所决定,所以通过类比,即可利用合理尺寸和合适基片的SIW结构作为选频元件以实现振荡。同时,SIW结构克服了传统金属波导结构的不易集成的缺陷,并且其对金属波导的继承性决定了其通常拥有较普通微带结构更高品质因数Q值的优点。根据测试结果,该并联反馈式振荡器振荡频率为9.816GHz,输出功率达13.32dBm,二次谐波抑制度约为30dB,其相位噪声在偏移载波100kHz处低于-103dBc/Hz。     

一种新型毫米波差分线和基片集成波导结构转换设计

差分线和基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)结构由于各自显著的优势,在毫米波系统中得到广泛研究和应用。为了实现毫米波系统高度集成化,提出一种新型毫米波段差分线转基片集成波导结构。为实现工程系统中的通用性,差分线的输入端与射频前端的输出端呈一定夹角,这将导致共模噪声增大,插损恶化,结构体积增大,匹配结构的设计难度增大。通过差分线的过渡结构转角设计以及SIW结构的模式转换设计,在结构上实现了45°夹角的差分传输线输入、射频前端垂直输出,在性能上实现了转换结构的高共模噪声抑制比。对该转换结构进行了建模分析和加工测试,在68~80 GHz频段内,输入、输出端口的回波损耗高于10 dB,插入损耗低于3.39 dB。     

Broadband transition between air-filled waveguide and substrate integrated waveguide

A Ka-band broadband transition between an air-filled waveguide and a substrate integrated waveguide (SIW) is proposed. The transition is realised by using a radial probe inserted into the height-tapered metal waveguide. Results show that an insertion loss less than 2.5 dB and a return loss better than 14 dB in the frequency band 28.3-39.5 GHz are obtained for a back-to-back structure     

Broadband Millimeter-Wave In-Phase and Out-of-Phase Waveguide Dividers with High Isolation

In this paper, two novel broadband in-phase and out-of-phase waveguide power dividers with high isolation are presented. Based on the substrate-integrated waveguide (SIW) divider and SIW-to-waveguide transition circuit, two kinds of E-plane waveguide dividers have been implemented. Due to the features of in-phase and out-of-phase performances, the proposed waveguide dividers can provide much more flexibilities than that of conventional E-plane waveguide T-junction. A broadband phase and amplitude performances are achieved across the whole Ka-band owing to the wideband characteristic of the SIW divider and transition circuits. To minimize the size and loss of the divider, a compact and low-loss SIW-to-waveguide transition circuit has been developed using the antisymmetric tapered probes. Two prototypes of the Ka-band waveguide dividers, including the in-phase and out-of-phase types, have been fabricated and measured. Measured results show that the isolation, input return loss, output return loss, amplitude imbalance, and phase imbalance of the in-phase divider are better than 15.5, 13.1, 10.8, 0.4 dB, and 3.5⁰, while those of the out-of-phase divider are better than 15.0, 13.4, 10.4, 0.5 dB, and 3.6⁰, respectively, over the frequency range from 26.5 to 40 GHz. The measured results agree well with the simulated ones. Considering their wide bandwidth, high isolation, good port matching performance, and compact configuration, the two types of waveguide dividers can be good candidates for broadband applications in millimeter-wave waveguide systems.     

一种新型基片集成波导双模带通滤波器

综合基片集成波导和双模滤波器两种前沿技术,设计了一种新型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10 000。同时,通过使用凹型过渡方式,解决了基片集成波导与微带线的过渡问题,从而方便了滤波器和有源微波电路的集成。文章设计的滤波器中心频率在5.63 GHz,通过TE102和TE201两种模式耦合,产生一个传输零点,极大的改善了阻带效果。实验表明,通带内反射损耗S11优于25 dB,3 dB带宽达60 MHz。     

High Gain Compact Multiband Cavity-Backed SIW and Metamaterial Unit Cells with CPW Feed Antenna for S,and Ku Band Applications

A compact multiband cavity-backed substrate integrated waveguide (SIW) and metamaterial antenna with coplanar waveguide (CPW) feed is designed for S and K_u bands thereby providing low and high frequency applications. Designing simultaneous achievement of high gain in S band and K_u band antennas are challenging task, but the proposed antenna overcomes this limitation. The proposed antenna has a ground structure with radiating T-shaped stub opposite to the feed line and a combination of SIW and metamaterial. SIW and complementary square split ring resonator (CSSRR) are used to enhance efficiency, directivity, gain and bandwidth. The proposed antenna structure uses FR-4 epoxy as the substrate material with ?_r?=?4.4 with a dimension of 40 × 40?×?1.6 mm and analyzed using ANSYS HFSS. The designed antenna resonates at three frequencies (i.e.), 4.23, 13.63 and 17.05 GHz with a gain greater than 5 dBi and efficiency greater than 80%. It is suitable for S band (ISM, WLAN, WiMax) and K_u band (radar, satellite communications) applications. The designed antenna is linearly polarized with high gain and efficiency at both the bands.

     

Ku波段基片集成波导带通滤波器的设计

设计了一款基于基片集成波导的ku波段卫星通信的带通滤波器。描述了位于SIW内部的金属通孔的等效电路模型,并分析通孔直径、位置等关键参数对滤波器性能的影响。针对基于中心位置的SIW带通滤波器带宽较窄的问题,提出偏置金属通孔SIW带通滤波器的设计方法,从而增大滤波器的带宽。并通过对改进后的基片集成波导带通滤波器的仿真,验证了设计的正确性和方法的有效性。