SIW 耦合馈电阵列天线

提出一种新型宽带、结构紧凑的基片集成波导(SIW)背腔阵列天线的设计方法。所设计的SIW 阵列由紧密相连的背腔构成馈电网络,每个背腔上开宽缝作为辐射单元。SIW 背腔天线单元紧密排列,主要通过单元间感性耦合窗耦合馈电。SIW 背腔既是辐射单元又能实现能量分配,不需加载额外的馈电网络,因此该阵列结构十分紧凑。工作在20 GHz 频段的2×2 SIW 耦合馈电阵和4×4 SIW 耦合馈电阵已加工实现,仿真和测试结果表明所提出的SIW阵列设计方法简单、阵列结构紧凑、天线辐射性能良好。另外,本文研究了高增益大规模阵列天线的组阵方法。在2×2 SIW 耦合馈电阵的基础上,采用8×8 SIW 并联馈电网络加载天线子阵的方法设计了16×16 宽带高增益SIW 阵列天线并进行了加工测试。结果表明,采用这种组阵方法,天线阵阵元排布紧密,天线具有带宽宽、增益高、损耗低等优点。     

W波段宽带SIW背腔缝隙天线

W波段（75~110 GHz）的电磁波大气吸收率低、波长短、可用频带宽,在雷达、通信等领域应用广泛.文章设计了一种W波段基片集成波导（substrate integrated waveguide,SIW）背腔缝隙天线,-10 dB的阻抗带宽达到28.6%（78.93~105.24 GHz）,覆盖了W波段75%的频带范围.天线采用双层基片结构.上层为SIW谐振腔及四条辐射缝隙构成的谐振辐射单元,谐振腔内同时存在TM₁₃₀与TM₃₁₀混合模、TM₃₂₀模以及TM₃₃₀模三种高次模,和辐射缝隙一起形成多谐特性,实现带宽拓展;底层为通过耦合缝隙馈电的集成波导,易于扩展成平面网络,构建高增益背腔缝隙天线阵列.该天线频带宽、交叉极化低、剖面低、易于与平面微波电路集成、加工成本低,具有良好的应用前景.     

一种基于SIW技术的喇叭天线

设计了一种新型微带天线。天线印制板为基片集成波导结构,天线前端用金属过孔形成喇叭状,从而构成一种微带H面波导喇叭,通过微带线--波导转换结构进行馈电,在辐射主方向具有较高的增益。该天线集合了传统微带天线低剖面以及H面波导喇叭的集束、高增益的特性,最后应用Ansoft HFSS进行了设计和仿真,验证了设计的正确性。     

SIW四极化“目”字形漏波天线

为克服传统漏波天线存在的开阻带缺点,提出了斜45°“目”字形缝隙结构,分析了该结构的色散特性和辐射特性,进而设计了具有波束从后向到前向连续扫描功能的漏波天线。同时,提出了四极化形成方案,利用 3 dB 耦合器作为圆极化馈电网络,再引入90°移相器后形成线极化馈电网络。将两条“目”字形缝隙线阵与馈电网络相结合来实现四极化漏波天线。测试结果表明,该四极化天线具有较好的端口隔离度,线极化的波束扫描范围是-25°~21°,圆极化的波束扫描范围是-21°~31°。     

基于SIW结构的毫米波MEMS滤波器设计

针对5G毫米波无线通信的发展需求,采用硅基单层基片集成波导(SIW)结构设计了一款毫米波滤波器。首先通过理论分析,计算得到滤波器的结构参数。然后使用电磁仿真软件HFSS 对滤波器结构进行仿真与优化,使其满足设计指标要求。设计得到了一个五阶毫米波滤波器,其通带范围24.25~27.5 GHz,相对带宽12.56%,中心频率处插入损耗小于1 dB,带内回波损耗优于-16 dB。最后,使用MEMS工艺将该滤波器加工成实物并进行性能测试,得到尺寸为9.45 mm×4.8 mm×0.4 mm 的滤波器芯片,达到小型化要求。测试结果表明,MEMS毫米波滤波器的仿真结果与测试结果基本保持一致。     

加载SIW背腔的低剖面缝隙天线

本文提出了一种新的微带缝隙天线。通过在 SIW(Substrate Integrated Waveguide, 介质集成波导)一面地板上刻蚀矩形辐射缝隙,利用 GCPW(Grounded Coplanar Waveguide)馈电,实现了微带缝隙天线的单向辐射。对比传统的带四分之一波长反射板单向辐射缝隙天线,该天线实现了极低剖面(天线厚度仅为 0.029λ₀ )。文章详细分析了该类型天线的辐射原理和天线结构参数对谐振频率的影响。     

基于双层SIW结构的二阶混合耦合滤波器

设计了一款基于SIW结构的二阶双层混合耦合滤波器,通过在上下谐振腔的公共金属面上设计两个对称圆孔的方法实现了电磁混合耦合,使滤波器在不需要交叉耦合结构的情况下就可以拥有十分靠近通带且灵活可调的传输零点,提高了滤波器的选择性,与平面结构的混合耦合SIW滤波器相比,具有更小的尺寸。为了证实上述结构的有效性,设计了一款工作频率在5.8GHz、3dB相对带宽1.3%、传输零点处于5.9GHz的滤波器,滤波器的介质基板采用的是Rogers 4003,滤波器实测结果与仿真结果基本一致。     

基于SIW的多波束CTS阵列天线设计

文中设计了一款基于基片集成波导(SIW)的毫米波高增益多波束连续横向枝节(CTS)阵列天线,它通过切换馈电端口实现多波束功能。该天线整体结构简单,采用印刷电路板工艺实现。天线主要包含馈电喇叭、平面波转换结构以及辐射结构三个部分,由三层基板构成。馈源为基于SIW的馈电喇叭,并在口径处添加匹配结构以提高其辐射性能;平面波转换结构由SIW抛物面和渐变耦合槽组成,可将馈电喇叭辐射出的柱面波转换为幅度服从泰勒分布的平面波进而为CTS阵列馈电,因此天线具有低副瓣的特性;辐射结构为1×8的CTS阵列,通过优化缝隙宽度以保证每个单元辐射出相等的能量。天线工作在30 GHz,通过切换馈电端口可在±20°范围内实现波束切换,天线测试结果与仿真结果吻合,验证了设计的合理性。     

基于L型槽结构的小型化SIW滤波器

为了解决传统基片集成波导(SIW)滤波器在通信电路中占用空间较大的问题,提出一种新型的开槽方法实现了小型化SIW滤波器.通过在四分之一模基片集成波导(QMSIW)谐振腔的顶层金属板上蚀刻L型谐振槽,利用开槽扰动的模移技术原理,使QMSIW腔的谐振基模被移动到低频处.基于此,设计了一款中心频率为2.6 GHz,相对带宽为...     

一种新型 SIW 背腔缝隙天线的研究

介绍了一种新型基片集成波导背腔六边形缝隙线极化天线。背腔缝隙天线是一种技术成熟的天线类型,但是笨重的体积限制了传统金属腔体缝隙天线的发展。基于基片集成波导结构的背腔缝隙天线以其低损耗、高功率容量、高增益 以及易集成等诸多优点而备受关注。文中设计了一款基于基片集成波导加开六边形缝隙的背腔天线,通过CST软件仿真,并制作了天线实物进行测试。天线的中心工作频率为10 GHz,增益为4. 87 dB,带宽为147 MHz。     

一种通带可控的双频SIW滤波器设计

提出了一种通过加载T形槽实现双频可控的基片集成波导带通滤波器。滤波器的双频特性由SIW腔内对称的T形槽线谐振器微扰TE101和TE102模得到。通过改变槽线谐振器的物理尺寸可以实现对滤波器两个通带中心频率的灵活控制。为了验证上述方法的可行性,设计了一个中心频率为3.77 GHz和9.27 GHz的双频滤波器。实测得该双频滤波器两个通带的回波损耗优于11 dB,在3.77 GHz时插入损耗为0.8 dB,第一通带的相对带宽可达13%。仿真和测试结果吻合较好,证实了设计方法的有效性。     

一种SIW复合左右手结构的双频功分器

为了适应现代双频通信系统的要求,通过在基片集成波导上嵌入一种紧凑的复合左右手传输线结构,设计了一种结构紧凑的新型双频微波功率分配器.通过改变复合左右手传输线结构参数,容易调节高、低频谐振频率,利用该特性可以更容易实现任意双频微波器件.仿真和测试结果表明:双频功分器的两个中心工作频率分别为2.6 GHz(S频段)和5.4 GHz(C频段),各个端口的回波损耗和隔离度在频率2.4～2.8 GHz和5.3～5.6 GHz的范围内均优于15 dB.这些数据表明了本设计方案的可行性,为微波多频器件的设计提供了一种新思路.     

基于SIW的W波段CTS天线阵列设计

本文提出了一种基于基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)的W波段连续切向节(Continuous Transverse Stub,CTS)天线。该天线采用SIW功分器结构,经过16组锯齿腔状的线源产生器直接激励CTS辐射槽,从而将传统全并馈CTS天线的纵向层数缩减为2层。这不但降低了天线剖面高度和成本,而且进一步提高了天线的效率。从HFSS仿真的结果可以看出,该天线在75～80GHz的频段内,反射系数在-10dB以下的带宽1.31GHz,在中心频点处反射系数达到-22.2dB,其最高增益为22.22dBi。     

高选择性5G毫米波SIW双频滤波器

介绍了一种用于5G毫米波通信的高选择性基片集成波导(SIW)双频滤波器.采用金属通孔微扰SIW双层圆腔的方法设计了双频带通滤波器,分别使用TM10主模式和TM11高阶模式实现双频.利用金属通孔扰动TM21模式引入传输零点,使阻带之间具有高选择性,滤波性能更加良好.通过调节电耦合窗的半径,可以得到理想的通带插入损耗和通带...     

基于SIW的多波束波导缝隙阵列天线设计

基片集成波导(SIW)是一种新型的波导结构,具有低插损、高Q值、易于加工和设计等优点,在雷达、通信和导航等领域有很好的应用价值。本文应用SIW技术设计与仿真了一个Ku波段基于Butler矩阵馈电网络的多波束波导缝隙阵列天线。仿真结果表明该天线通过俯仰维实现同时4波束,提供±45o覆盖,具有良好的方向图和驻波特性。它采用一体化设计方式,大大减轻阵列天线重量和减小尺寸,具有较高的工程实用性。     

基于SIW技术的毫米波滤波器研究与设计

基于基片集成波导（substrate integrated waveguide,SIW）结构设计了两款四阶的耦合带通滤波器,使用三维全波电磁场仿真软件HFSS对设计的两款滤波器进行了仿真设计和优化.由仿真结果分析得出,两款滤波器的工作频率均位于毫米波频段.第一款SIW滤波器实现了切比雪夫型响应,中心频率为20 GHz,带宽为2 GHz,通带内的插入损耗低于1.5 dB,回波损耗低于-20 dB,在阻带中对信号的衰减程度可以达到50 dB.第二款SIW滤波器实现了准椭圆函数型的响应,中心频率为29.1 GHz,带宽为300 MHz,通带内的插入损耗低于1 dB,回波损耗低于-20 dB,在通带到阻带的过渡中实现了两个陷波点.仿真结果表明,在毫米波滤波器设计中引入SIW结构,有利于优化滤波器尺寸,得到较好的滤波器性能指标,是毫米波滤波器发展的一个重要方向.     

改进的电磁混合耦合SIW超宽阻带滤波器设计

为了提升滤波器的阻带性能,提出了一种改进的电磁混合耦合基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)超宽阻带滤波器的设计。首先,利用模式的本征抑制和电磁混合耦合方法,合理地设置外部馈电端口、内部耦合窗口及内部耦合圆孔阵列,抑制了频率低于TE₁₀₅和TE₅₀₁的所有高次模;其次,利用耦合槽的偏移,在中间金属层侧壁中心约为1/10腔体宽度处刻蚀耦合槽,可同时抑制TE₁₀₅和TE₅₀₁以及TE₃₀₅和TE₅₀₃模的耦合;最后,仿真结果显示,该滤波器的中心频率f₀=5.94GHz,相对带宽为3.37%,插入损耗为2.29 d B,回波损耗优于17.1 d B。当阻带宽度延伸至4.85f₀时,抑制深度优于20 d B。综上,探讨了基片集成波导超宽阻带滤波器的宽阻带抑制,有效延伸了阻带宽度,为移动通信系统进一步提升抗干扰性能奠定了技术基础。     

基于齿状缺陷地的宽阻带交叉耦合SIW滤波器

提出了一种齿状缺陷地低通传输线结构,该低通传输线由多级齿状缺陷地构成,通过调节齿状缺陷地枝节长度,可以有效调节低通和阻带频率范围。利用该齿状缺陷地结构,级联交叉耦合扇形基片集成波导(SIW)滤波器,该文设计了一款高带外抑制的宽阻带滤波器,与传统SIW带通滤波器相比,其矩形系数K_{40 dB}=2,阻带范围大于2倍的中心频率,具有较好的通带和阻带选择特性。测试结果表明,滤波器的中心频率为10.35 GHz,3 dB和40 dB带宽分别为507 MHz和1.05 GHz,插入损耗优于1.47 dB,与仿真结果基本一致。     

基于菱形SIW的小型化双频可控带通滤波器

提出了一种四分之一模菱形基片集成波导谐振腔,设计并制作了一款小型化的双频带通滤波器.引入了T型槽线结构,实现了滤波器双通带中心频率的调节.利用间隙耦合、高低阶模式耦合和源负载耦合,在带外产生了7个传输零点,提高了滤波器的频率选择特性.滤波器双通带中心频率分别为4.4和7.7 GHz,3 dB带宽分别为517和405 M...