基于SIW的E波段双模带通滤波器的设计

本文设计了一种基于基片集成波导(SIW)的E波段双模带通滤波器,通过一腔多模在一个谐振腔内实现TE102模与TE301模两种模共存,减少了滤波器谐振腔的个数,同时两种模在腔体中线位置处电场强度达到最强,使得滤波器结构变得由此对称,进一步降低了仿真优化调试难度,最后通过SIW-共面波导过渡结构与微带线匹配。利用三维电磁仿真软件HFSS对谐振腔的尺寸进行优化,仿真结果表明,该滤波器性能良好,中心频率73.5GHz,带宽5GHz,通带内回波损耗>20dB,插损<1dB,带外抑制在65GHz&82GHz处大于30dB。滤波器整体尺寸为9.6×5.2mm,实现了低插损,小型化以及易加工。     

基于慢波半模基片集成波导的等长等宽小型化移相器

针对基片集成波导移相器小型化、高性能的需求，本文提出了基于慢波半模基片集成波导（Slow-Wave Half-Mode Substrate Integrated Waveguide,SW-HMSIW）的等长等宽小型化移相器.该SW-HMSIW上层金属表面由微带折线单元周期性加载构成，提高了SW-HMSIW的等效介电常数和磁导率，从而降低了SW-HMSIW的截止频率和相速度，实现了慢波效应并获得尺寸的减小.此外，可以通过调节微带折线单元横向和纵向的尺寸，灵活调节SW-HMSIW的相速度和截止频率.基于这一原则，本文设计实现了SW-HMSIW等长等宽小型化移相器，同时它具有较宽的工作带宽.测试结果表明，所设计的移相器在8.7～14.2 GHz内实现了90°±4°的相移量，相对带宽为48%，回波损耗优于12 dB，具有良好的传输性能和移相效果，并且具有小型化和等长等宽结构特点，适用于在大规模阵列天线的应用.     

基于EMSIW结构和QMSIW结构的紧凑型滤波器设计

为有效减小S波段基片集成波导SIW( Substrate Integrated Waveguide)滤波器的尺寸和插入损耗，提出了一种基于 1/4模基片集成波导QMSIW(Quarter Mode Substrate Integrated Waveguide)和1/8模基片集成波导EMSIW(Eighth Mode Substrate Integrated Waveguide)的紧凑型带通滤波器，利用EMSIW与QMSIW谐振腔体结构互补的特点，减少电磁泄露，改善插入损耗，通过设计交叉耦合，实现传输零点的引入，以改善其选择性和带外抑制水平，分别设计了四腔体EMSIW小型化带通滤波器以及EMSIW-QMSIW结构的小型化带通滤波器，其中心频率均为3.8ＧＨｚ，两滤波器的相对带宽为13.8％和8.4％，测试插入损耗均小于1.05ｄＢ，带外抑制高于60ｄＢ，传输零点数均为3，且标准化尺寸仅分别为0.24λ０×0.11λ０和0.35λ０× 0.12λ０。?     

小型化双枝节加载级联宽带滤波器设计

为在高频率选择性和大带宽的前提下实现小型化,提出一种紧凑非对称双枝节加载的易级联多模谐振滤波器.采用微波网络级联方法,分析优化设计了中心频率为6 GHz的单级、两级和三级多模谐振宽带滤波器.测试结果表明,该滤波器在5.41 mm×7.61 mm(0.21λg×0.29λg)有效尺寸下,带外抑制优于40 dB,损耗小于2...     

基于空气填充基片集成波导的自温度补偿带通滤波器

提出一种基于空气填充衬底集成波导（Air-Filled Substrate-Integrated Waveguide,AFSIW）,具有良好温度稳定性的窄带带通滤波器。针对不同的谐振腔工作模式,提出两种补偿结构,可以对矩形波导谐振器的TE101和TE301模式进行补偿,并且不会使TE201模式和TE102模式接近滤波器通带,拓宽了阻带范围。设计并制作一个以10 GHz为中心、100 MHz带宽的三极AFSIW带通滤波器。通过实验验证其在10～140℃时,中心频率热稳定性低至1.62 ppm/℃。     

基于边缘智能优化的高性能模式转换器逆设计

模式转换器是实现模分复用技术（MDM）的关键部件。基于伴随法对器件边缘进行智能优化，从而在绝缘体上硅（SOI）平台上设计了高性能TE0-TE1模式转换器。经仿真验证，在中心波长1550 nm处，模式转换效率达99.6%，消光比达31.2 dB，而损耗仅为0.01 dB。在1500～1600 nm带宽范围内，TE0-TE1的转换效率保持在96.6%以上，消光比保持在15.7 dB以上，而损耗保持在0.14 dB以下。当器件尺寸变化在±20 nm以内时，器件在1550 nm处的转换效率保持在97.2%以上，消光比保持在16.5 dB以上，插入损耗维持在0.12 dB以下。在片上设计了TE1模式的测试装置，并利用商业流片对转换器进行制备。实验结果表明，在60 nm的带宽范围内，TE0-TE1转换器的转换效率保持在90%以上，插入损耗维持在0.4 dB以下。因此，所提出的转换器具有高转换效率、宽带宽、低插入损耗和高制作容差等特点，为高性能片上模式转换器的高效设计提供了新思路。     

基于树状分形结构的半模基片集成波导带通滤波器

提出了一种基于分形结构的半模基片集成波导(HMSIW)滤波器。该设计将树状分形结构蚀刻在HMSIW的上金属表面,通过在其高频端引入宽阻带来产生带通效应。这种基于树状分形的HMSIW带通滤波器结构,随着迭代次数的增加,其相对带宽基本保持不变(S11<-15dB),但其带通边缘频响斜度变陡,且带外抑制特性不断增强。仿真结果与实验结果基本吻合,较好地验证了设计的可行性和有效性。     

半模基片集成波导带通滤波器的设计

给出了一种新型半模基片集成波导（HMSIW）带通滤波器的设计和实验方案。该设计利用了半模基片集成波导的高通性质与周期性缝隙的带阻性质来产生带通滤波器的效果。设计的滤波器的中心频率在8GHz,带宽在12．5％左右,通带内插入损耗在1dB以下,回波损耗在-15dB以下,同时具有一定的带外抑制和良好的通带和阻带特性。文章最后用Ansoft HFSS软件进行了仿真实验。     

法布里-珀罗型光学梳状滤波器的设计

提出了一种新型光学梳状滤波器 ,它由双Gires Tournois谐振腔代替Michelson干涉仪的两个全反射镜构成。基于Michelson干涉原理 ,给出了零畸变、高信道隔离度、宽平坦带宽、高一致性、结构简单、性能稳定的光学梳状滤波器的设计原理。设计了信道间隔为 5 0GHz,畸变 <0 0 5dB ,1dB带宽大于 0 38nm ,相邻信道间隔离度大于 2 3dB的光学梳状滤波器     

微带补片激励的宽带背腔天线

为满足飞行器天线在防护层下工作的要求，从双层微带天线出发，采用ANSOFTHFSS软件计算了天线窗内的场分布；阐述了微带激励的背腔天线的工作模式，包含微带TM11模过渡为口径面近似TE11模辐射和开口的异形谐振腔（TM010和TM210）辐射；设计出了宽带匹配的天线样机，并给出了相关设计尺寸。测试结果表明，该天线在S波段驻波比（Voltage Standing Wave Ratio，VSWR）≤2．0的匹配带宽达到42％。     

共面波导馈电的小型化双通带滤波器

提出了一种采用共面波导馈电的小型多模双通带平面滤波器,该滤波器采用内部嵌套的多模谐振器缩小了电路尺寸,利用奇偶模分析方法和弱耦合激励的方式分析了该多模谐振器的谐振特性,并依此推导出其谐振频率与物理尺寸的相互关系。为了满足滤波器的馈电,端口耦合并实现小型化,引入了异面共面波导馈电结构。文中给出了四个谐振模式的分析以及两个通带中心频率和带宽的控制机理,实现了滤波电路的频率和带宽的独立控制。最终实现了中心频率为2.39GHz 和4.34GHz,相对带宽分别为8.8%和13.4%的双通带平面滤波器。该滤波器中心频率和带宽独立设计可控,而且谐振器尺寸大小仅为0.09λg ×0.09λg 。本文所设计的滤波器结构简单、尺寸小,通带间隔离度较高、易加工制作,具有较高实用价值。     

W 波段全带宽TE10-TE20模式转换器的研制

新一代W波段慢波结构行波管对波导TE10-TEn0 模式转换器的低损耗、宽带、转换效率等高性能方面提出了要求。 文中重点研究一款全W波段波导模式转换器的设计,实现E 面TE10 输入到H 面TE20 输出的模式转换,并结合高效率转换 结构,给出实际性能验证。首先,分析了波导TEn0 模分布特点,提出E 面功分结构、集成扭波导结构及H 面反相合成等单元 结构;其次,给出TE10-TE20 模式转换整体方案设计与电路优化;最后,结合H 面异相功分结构集成,基于计算机数控技术,实 现该W波段模式转换模块的制备,并完成三端口性能测试。实测结果表明,W 波段全带宽内(75 GHz~110 GHz),该TE10-TE20 模式转换模块输出端口功率分配比为-3.2 dB±0.2 dB,相位差为180°±2°,输入端口回波损耗优于-20 dB,且实测性能 均与仿真结果高度一致,验证了W波段宽带TE10-TE20模式转换器的高效率、低损耗、可行性及鲁棒性。     

一种新型小型化宽阻带低通滤波器设计

对基于阶梯阻抗加载发卡型谐振器的多级椭圆函数微带滤波器进行了讨论.通过把两个谐振器用等效于电感的细微带线连接起来构成二级低通滤波器,其在阻带带宽和阻带衰减方面与单谐振器滤波器相比,取得了非常明显的改善.新设计滤波器的3dB截止频率位于2GHz,在2.5～25GHz具有小于10dB的衰减,而滤波器的面积仅等效于0.081λg×0.096λg(λg是在截止频率2GHz的导波波长),证明了此种谐振器在多级滤波器设计中的有效性.此外,为更好地理解此种滤波器工作原理,文中对单谐振单元滤波器的LC等效电路进行了提取.与其它微带低通滤波器相比,此种滤波器在小型化、宽阻带方面具有明显优势,可广泛应用于多种微波系统.     

高增益高效率的Fabry-Perot谐振腔天线研究

提出了一种采用非均匀频率选择表面（frequency selective surface, FSS）盖板以及非均匀电磁带隙（electromagnetic band gap, EBG）结构反射地板的高增益Fabry-Perot（F-P）谐振腔天线. 基于漏波理论模型,针对大口径F-P谐振腔天线设计非均匀的FSS盖板和EBG反射地板,控制衰减常数α和相位常数β,改善了口径场上幅度相位分布的均匀性,并抑制了非谐振频率时天线辐射性能的恶化,实现高增益和高口径效率的同时,保证了天线的工作带宽. 所提出的圆形F-P谐振腔天线直径为6.6λ₀,仿真增益为24.6 dBi,口径效率达67.9%,阻抗带宽为4.1%,3 dB增益带宽为3.7%;实测增益为23.9 dBi,口径效率达56.9%. 由于对口径场均匀性的设计,该天线克服了传统F-P谐振腔天线的口径效率和增益间的相互限制.     

用于回旋速调管的新型开放式球形谐振腔

作为毫米波、亚毫米波源的回旋速调管工作于W波段及以上波段时,如何提高输出功率和工作效率是回旋管研究的重点.对开放式球形腔TE谐振模式的特点进行了理论分析,并与圆柱谐振腔TE模式进行了比较,通过计算模拟对比了二者谐振腔的电场能量分布特点.与圆柱谐振腔TE021模式相比,在电子通过区域,开放式球形腔内TE102谐振模的高频...     

基于环形谐振器的平衡式带通滤波器

提出了一种基于多模环形谐振器实现的平衡式带通滤波器, 其主要由加载了电阻和短路枝节的环形谐振器和两对平衡端口构成.所提出的滤波器能够以单个谐振器获得差模的双模响应, 并且具有结构简单, 共模抑制高, 带宽可进行有限控制(4% ~ 9%)的优点.为验证理论预期的可实现性, 在RO4003C基板上设计了一个工作在1.87 GHz的平衡式带通滤波器.实验结果表明该滤波器的20-dB阻抗匹配带宽为8.9%, 中心频率处的插入损耗为0.86 dB, 在1 ~ 3 GHz频率范围内的共模抑制大于30 dB.     

一种VHF 高温超导窄带滤波器的研究

研制了一款VHF频段的六阶高温超导带通滤波器。给出了窄带高温超导滤波器的理想电路模型和S参数曲线,提取了该滤波器结构的耦合矩阵、外部品质因数,用主动空间映射法优化了版图性能。研制的高温超导滤波器中心频率45.5 MHz、相对带宽小于2%,由于采用介电常数为23.75 的铝酸镧作为介质基板,大大缩减电路尺寸至0.053λg2。实测结果表明,该滤波器频率响应整体左偏0.15 MHz,带宽900 kHz,通带内插入损耗小于1.9 dB,带外抑制高达70 dB,与版图仿真结果基本吻合。     

单层平面基片集成波导双通带滤波器的仿真研究

提出了一种基于单层基片集成波导谐振腔的双通带滤波器。滤波器由传统折叠排列的6个谐振腔组成。通过在通带内设置一对传输零点,将传统滤波器的通带一分为二,实现了双通带。仿真结果表明滤波器的两个通带分别工作于9.85 GHz和10.08 GHz,在相对带宽分别为1.29%和1.76%的通带内,插入损耗小于1.68 dB和1.3 dB,回波损耗大于24 dB和14 dB,通带之间的隔离大于17 dB。该滤波器在无线通讯系统中具有良好的应用前景。     

无磁性光子晶体类T型非互易性双通道滤波器设计

基于无磁性二维光子晶体设计了一种由直线波导及矩形谐振腔构成的类T型非互易性双通道滤波器。矩形谐振腔具有局域多频率电磁波且电磁波传播方向可调的特性，直线波导的结构尺寸决定了其对不同对称性电磁波的承载能力。利用矩形谐振腔和直线波导的特性实现了非互易性双通道滤波功能。实验结果表明：正向传输情况下，滤波器实现了中心波长分别为1534 nm和1574 nm，带宽分别为16 nm和8 nm的滤波传输，对应的插入损耗分别为0.4 dB和0.36 dB，通道间隔离度为33 dB和22 dB；反向输入情况下，电磁波对称模式的不匹配导致无法传输。这表明设计的双通道非互易滤波器滤波效果良好，在未来全光通信集成领域具有潜在的应用价值。     

毫米波双通带基片集成波导滤波器设计

提出了一种新型毫米波双通带基片集成波导(SIW)滤波器,该滤波器由双模基片集成波导和双模带线谐振器构成。其中双模带线谐振器嵌入到双模基片集成波导谐振腔中,不占据额外的电路面积,利用双模带线谐振器的TEM模和双模基片集成波导谐振腔的两个简并模式TE102、TE201,可分别形成两个相互独立的通带,因此该滤波器的设计具有很大的灵活性。所设计的双通带滤波器具有三个传输零点,实现了良好的带外抑制和带间隔离度。该双通带滤波器工作于28.4GHz和32.2GHz,3dB带宽分别为2%和3%。最终的测试结果和仿真结果相吻合,证明了该设计方法的可靠性。