基于CMOS的新型人工表面等离激元滤波器设计

本文基于0.18μm CMOS工艺提出了一种新型微波人工表面等离激元(Spoof Surface Plasmon Polariton,SSPP)耦合式滤波器结构并进行加工和测量，同时设计了一种太赫兹SSPP四边形滤波器并进行了全波仿真.新型微波SSPP耦合式滤波器通带为11～12.3 GHz(S₁₁<-10 d B,S₂₁>-3.5 d B)，结构紧凑，电尺寸仅为0.018 4λ_g×0.008 4λ_g，远小于其他基于集成电路工艺设计的无源滤波器.通过优化与调整，可以将新型微波SSPP耦合式滤波器的性能进一步优化到要求范围内.太赫兹SSPP四边形滤波器通带为210.8～241.3 GHz(S₁₁<-10 d B,S₂₁>-4.7 d B)，带内插入损耗仅为2.7 d B，带外抑制良好.两种SSPP滤波器均采用非接触式电磁耦合的新型能量传递方式，结构设计新颖，并且微波段SSPP耦合式滤波器小型化优势明显，电尺寸仅为0.019λ_...     

一种基于人工表面等离子体激元的小型化低剖面天线

针对高度集成化移动设备对贴片天线小型化与低剖面的需求，提出了一款基于人工表面等离子体激元（SSPPs）的小型化高效率低剖面端射天线，通过在传统孔型单元中引入叉指分支，可有效减小SSPPs传输线的宽度，从而实现天线小型化。该设计结合SSPPs传输线非对称结构和导向枝节结构，实现了天线的端射，并兼具单层低剖属性。实测结果表明，该天线的工作带宽为8.68～9.25 GHz，且在整个工作带宽范围内天线的平均增益和辐射效率分别达到10.05 dB和91.5%。     

基于人工表面等离激元的宽带漏波天线

为了解决漏波天线带宽有限和整体尺寸较大的问题,文章提出了一种新型宽带漏波天线.该天线由人工表面等离激元传输线和非对称圆形贴片组成,其工作频段为7～15 GHz(相对带宽为72.73％),能够从后向至前向连续波束扫描,波束扫描角度为69°,同时具有稳定的高辐射增益.该天线的最大仿真增益达到13.1 dBi,测试增益波动仅...     

高选择性的紧凑型WLAN微带带通滤波器设计

为了满足现代无线通信系统对紧凑型带通滤波器的需求,提出一种基于左右手传输线原理的新型微带带通滤波器。该滤波器采用了具有两个左手级和一个右手级的三级结构。左手级由螺旋互补裂环谐振器和交指电容构成,右手级由传统传输线和螺旋互补裂环谐振器构成,螺旋互补裂环谐振器在接地层中蚀刻实现。提出的右手级与两个左手级串联,以便改善频率选择性和带外抑制。给出了等效电路模型和全波仿真结果,并对设计的滤波器进行了制作和性能测试。实验结果表明,仿真结果与测量结果吻合良好,相比现有同类滤波器,该滤波器在尺寸减小和选择性方面都有明显的改善,通带覆盖2.3 GHz～2.45 GHz,测量的3 dB分数带宽约为7.5%,总尺寸为0.18 λ_g×0.15 λ_g。     

基于SISL的介质填充双通带滤波器设计

为实现滤波器的小型化,基于介质集成悬置线(substrate integrated suspended line, SISL)结构提出了一种介质填充双通带滤波器的设计方案. 首先将高介电常数的介质块填充入SISL的空气腔中,提升SISL的等效介电常数,实现电路的小型化,高介电常数介质块可以直接被SISL固定;然后利用T型结连接两组工作在不同频段的滤波器从而使得两个通带相对独立;最后利用仿真软件进行优化,确定介质填充双通带滤波器的尺寸,并进行加工与测试. 仿真与测试结果表明,二者具有较好的一致性,两个通带频率内的回波损耗均优于15 dB,电路的核心尺寸为0.058λ_g×0.139λ_g(λ_g为SISL在第一通带中心频率处的导波波长). 此双通带滤波器具有小尺寸、自封装等优势,且所有层介质基板均采用低成本的FR4板材,降低了制造成本.     

基于混合电磁超材料的宽角扫描相控阵天线

本文提出了一种新颖的基于混合电磁超材料的小型化低成本宽角扫描相控阵天线.通过在介质谐振器上加载电磁超表面,引入额外的容性加载,实现了一种新型的小型化混合电磁超材料辐射体结构(电尺寸仅为0.39λ₀×0.27λ₀×0.09λ₀).同时,由于混合电磁超表面的小型化和周期特性,阵间距缩短为0.40λ₀,增大了波束的扫描范围.此外,混合超材料辐射体中嵌入的空气孔和地板上开设的T形槽,能够提高阵元间的隔离度.基于混合电磁超材料、紧间距布阵和去耦设计,对一个五元宽角扫描线阵进行了设计与测试.该阵列各端口的-10 dB阻抗带宽均大于3.30～3.80 GHz(14.1%),带内隔离度均优于13 dB,最大辐射增益10.1 dBi,主波瓣扫描范围为[-81°,84°],3 dB波束宽度覆盖范围为[-111°,105°].该阵列具有小型化、宽带宽、宽扫描范围以及低成本的优点,适用于低成本、高可靠性和智能化的无线通信应用.     

频率可调带通-带阻可切换滤波器的设计

该文设计了一种频率可调带通与带阻可切换微带滤波器,在距λ/2(λ为波长)谐振器开路端约1/4处加载变容二极管实现中心频率可调,利用PIN二极管实现带通与带阻两种状态的可切换。通过对耦合系数与外部品质因数(Q)值的分析,选取合适的参数可实现滤波器绝对带宽在调谐范围内保持恒定。带通状态时,由于源与负载间的耦合及谐振器间的混合电磁耦合,在滤波器的通带两侧各产生1个传输零点,提高了滤波器的选择性与阻带抑制。选用介电常数2.2的F4BM介质基板制作实物并用矢量网络分析仪进行测量。测量结果表明,当PIN管加正偏压,变容二极管加反偏压时,实现了中心频率可调的带阻滤波器;当PIN管不加偏压,变容二极管加反偏压时,实现了中心频率可调的带通滤波器。滤波器的中心频率调谐范围为3.45～3.90 GHz,调谐范围内绝对带宽保持恒定。该滤波器尺寸为44.4 mm×16.1 mm(0.59λ_g×0.21λ_g)(λ_g为调谐范围中心频率对应波长),符合小型化要求。     

基于新型蝶形单元结构人工表面等离子体激元低通陷波滤波器的设计

为降低滤波器的插入损耗以及实现滤波器的小型化,该文提出一种新型具有陷波功能的人工表面等离子体激元(SSPPs)低通滤波器,该滤波器主要由新型蝶形单元结构、过渡结构以及用于实现陷波功能的叉指电容环路谐振器(IDCLLR)结构组成。新型蝶形单元结构是由一个椭圆形贴片向左右方向旋转30°构成,经过镂空处理后可以显著降低插入损耗,相比传统的矩形和椭圆形结构具有更好的色散特性,大大提高了滤波器的带内的平坦度和带外抑制能力。该文对矩形、椭圆形、梯形以及新型蝶形等不同单元结构的色散曲线进行了分析,并仿真分析了滤波器的S₂₁和S₁₁曲线,验证了新型蝶形单元结构在色散特性、插入损耗、低截止频率和带外抑制方面所具有的优势。最后,对该滤波器进行了加工和测试,测试结果表明,该滤波器仿真结果和测试结果吻合较好,表现出较好的带外抑制和带内平坦度,可以实现对特定干扰频段陷波抑制。滤波器尺寸为0.98λ₀×0.17λ₀。该人工表面等离子体激元滤波器从设计新型单元结构的角度出发,实现了良好性能的同时,实现了滤波器的小型化。     

一种新型叉指式共面波导的设计与制作

设计制作了一种新型叉指式共面波导传输线并对其性能进行了初步的研究。通过微加工技术加厚的接地线可以减少传输线平行部分之间的相互干扰,仿真和测试表明在5~20GHz范围内其回波损耗有两个极小值,极小值的位置随传输线结构参数的变化而变化。以-20dB为基准,这两个极小值附近的带宽可以达到1.95GHz,相对带宽分别可以达到23.5%和9.97%,相应的插入损耗在0.33dB/cm和0.5dB/cm左右。这种传输线有助于减小器件整体尺寸,在带通滤波器和移相器的设计方面有重要用途。     

一种新型小型化双频分支线耦合器的设计

设计了一款新型的小型化双频分支线耦合器。通过在端口处加载一段扩展的传输线实现分支线耦合器的双频工作。使用微带过渡结构连接不同介质层中的两个微带线电路以降低耦合器的尺寸。利用传输线理论将传统的λ/4 传输线等效为T 型传输线结构,并将端口处的扩展部分进行折叠处理,达到进一步缩减器件尺寸的目的。本文设计了一个工作频率在0. 97/1. 8GHz 的双频分支线耦合器,并进行实物加工,仿真结果性能良好,实测与仿真数据非常吻合。     

一种紧凑型LTCC差分分支线耦合器

为满足微波电路高集成度以及抑制电磁串扰的需求,通过在低温共烧陶瓷(low temperature co-fired ceramic,LTCC)不同层分布具有特定奇模特性阻抗耦合线的方式实现了一种紧凑型差分分支线耦合器.一方面,耦合线在保证差模传输的基础上具有相对集中电场分布的特性,因此可以在LTCC中相互重叠,从而有效减小尺寸;另一方面,耦合线与单条带状线相比可以减少接地层的使用,从而降低损耗.为验证理论预期可行性,设计了一个工作在1.84 GHz频率下,尺寸为0.07λg×0.07λg(λg为中心频率的导波波长)的LTCC差分分支线耦合器.实测结果表明,最小插入损耗为0.6 dB,15 dB回波损耗的相对带宽和隔离带宽分别为18.2％、18.0％,±10°相位差的相对带宽为40.0％.本文设计具有尺寸小、损耗低、带宽增强和易于与差分芯片连接等优点,可以作为一种实用的微波器件.     

基于多节SIRs的新型四通带滤波器设计

提出了一种基于多节1/2波长SIRs的具有通带可控的紧凑型四通带滤波器。该滤波器由上下两个谐振器A和B组成,谐振器A由两节1/2波长SIRs中心加载一段短路枝节组成,控制第二和第三通带;谐振器B由三节1/2波长SIRs中心加载一段短路枝节组成,控制第一和第四通带,最终得到了尺寸为8.09 mm×14.12 mm(0.10λ_g×0.17λ_g)的四频带通滤波器。实验结果表明,该滤波器的通带可控并且满足低损耗的要求,4个通带的中心频率分别为2.22/3.66/5.63/7.52 GHz,插入损耗分别为0.32/0.41/1.38/0.43 dB,每个通带的回波损耗都优于20 dB,实验结果与理论分析一致。     

多传输零点LTCC带通滤波器的设计与实现

提出了一种阻带具有多个传输零点的带通滤波器设计方法,基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术实现,可满足移动通信用滤波器小型化、高性能的要求。在电路设计中,通过改进滤波器谐振器结构,分别在阻带的低端近端、高端远端引入传输零点以提高带外抑制。借助三维仿真软件,进行指标、结构的仿真优化,设计并制作了一款尺寸为6 mm×3 mm×2 mm的LTCC滤波器,其中心频率f0=2.25 GHz,0.5 dB带宽不小于100 MHz,通带内损耗不大于1.8 dB,在1.33,1.78 GHz和二次谐波处均有传输零点。实测结果表明,该滤波器在阻带低端和二次谐波处有较好的抑制,因此其在移动通信系统中会有广泛应用。     

一种基于CSRR＿CRLH TL的带通滤波器设计

提出一种基于探针加载的互补开口谐振环(CSRR)的复合左右手传输线(CRLH TL)结构。利用CSRR+CRLH结构的谐振特性,并通过延长CRLH耦合缝隙的长度以及增加CSRR中短路探针的数量,在引入传输零点的同时缩小了滤波器的尺寸。经过仿真优化,实现了滤波器宽频带、高选择性和小型化设计。加工了基于该结构的带通滤波器样机,样机整体尺寸为30mm×15mm×1.35mm。测试结果表明,滤波器的中心频率及插入损耗分别为6.6GHz和0.65dB,3 dB带宽为9.3 GHz,在无线通信、导航等微波系统中具有良好的应用前景。     

基于2比特结构的时间调制模块小型化设计

针对时间调制阵列中调制模块的小型化问题,采用多层板结构,将模块中开关的谐振单元和偏置电路以及射频信号电路放置在不同层,并通过类同轴耦合线和缺陷地等不同的技术措施结合,解决了不同射频通道之间的幅相不平衡以及谐振等问题,在实现小型化的同时兼顾了电性能. 据此设计了2比特结构的时间调制模块,该模块工作频段为14.2～16.4 GHz,尺寸为1.2λ×0.96λ@15.3 GHz,相邻状态相移为90°±5°,幅度差为±0.5 dB. 在载波频率为15.3 GHz、调制频率为1 MHz时可达到34 dB谐波抑制,最大信号带宽则可达200 MHz,验证了本文设计方法的有效性.     

基于新型带阻谐振单元的双频带阻滤波器设计

基于螺旋交指结构设计了一种新型的带阻谐振单元,并采用全波仿真软件对其进行分析。仿真结果表明,在此谐振单元中存在2个较窄的阻带,改变单元结构的尺寸可分别控制2个阻带的位置。在此基础上,采用2个单元级联的方式设计并加工了一款具有优越电磁性能的结构紧凑的双频带阻滤波器。采用矢量网络分析仪对所设计的滤波器进行测试,测试和仿真结果吻合较好,2个阻带的中心频率为3.30GHz和4.93GHz,对应的阻带带宽分别为3.23³.37GHz和4.733.37GHz和4.73⁵.10GHz,阻带边缘陡峭度大于90dB/GHz,所设计的带阻滤波器具有优越的性能。此外,该滤波器的有效尺寸为24.0mm×5.2mm,与传统带阻滤波器相比较,小型化优势明显。     

LTCC宽边耦合交指型超宽带滤波器设计

提出用交指型结构实现超宽带（UWB）带通滤波器的小型化,并给出了设计方法。该结构通过宽边耦合实现超宽带滤波器需要的较大耦合系数,并通过加宽带状线谐振器的宽度减少不必要的交叉耦合,简化了滤波器的设计。最终设计了一个中心频率为f0,相对带宽为58%的六阶交指带通滤波器,滤波器尺寸仅为8 mm×11 mm。从仿真结果看,该滤波器保持了传统交指型滤波器阻带特性好,寄生通带远的优点。     

BST-Varactor Tunable Dual-Mode Filter Using Variable ${Z}_{C}$ Transmission Line

Ferroelectric materials like barium-strontium-titanate (BST) have become attractive for microwave tunable circuit applications. This letter presents an investigation of BST-varactor tunable dual-mode filter using variable characteristic impedance or Z_C transmission line. The interdigital BST varactors are fabricated and modeled, which are then deployed to realize a bandpass filter with tunable bandwidth capability. The use of tunable impedance line provides additional flexibilities in the design of microwave tunable circuits. A tunable bandpass filter of this type with a center frequency of 1.8 GHz and a bandwidth tuning ratio of 1.15:1 is demonstrated experimentally.     

A compact circularly polarized subdivided microstrip patch antenna

A compact circularly polarized subdivided microstrip patch antenna is proposed. The antenna is composed of the interconnection of four corner patches alternating with four strips and a fifth central patch. It presents the very small size of 0.28λ_g by 0.28λ_g at resonance (5.85 GHz), which represents a surface reduction of 60% compared with a conventional microstrip square patch antenna. The proposed antenna exhibits a gain of 4.3 dBi to 5 dBi and an axial ratio lower than 1.8 dB in the range of its bandwidth, which is of 30 MHz