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。     

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。     

半模基片集成波导(HMSIW)三分贝功率分配器

基片集成波导(SIW)具有损耗低、性能好、易于集成等优点,作为一种新型的导波技术已经被广泛地用于微波与毫米波电路.但是对于微波低频段,基片集成波导器件的尺寸偏大.最近,一种新的导波结构--半模基片集成波导(HMSIW)被提出.与基片集成波导相比,半模基片集成波导保留了基片集成波导的优点,同时在尺寸上缩小近一半,损耗也更低.本文提出了两种结合半模基片集成波导与基片集成波导技术的三分贝功率分配器,仿真结果与实验结果一致.     

一种新型基片集成波导腔体滤波器的设计与实现

滤波器是微波毫米波电路与系统中一个重要的部件。利用基片集成波导(substrateintegratedwaveguide——SIW)技术设计并用印制电路板实现了一种应用低阻-高阻短微带线作补偿的基片集成波导滤波器,仿真与实验结果吻合良好,中心频率为5. 8GHz,相对带宽4. 95%,插损小于1. 3dB。该滤波器具有具有体积小、重量轻、容易加工和集成等优点。     

X波段Si基片集成脊波导MEMS环行器

基于波导传输理论设计并制备了一款Si基片集成脊波导(RSIW)微电子机械系统(MEMS)环行器,该环形器以高阻硅作为衬底材料,采用高精度三维MEMS加工工艺制备而成。通过在基片集成波导(SIW)结构中添加脊梁结构,形成RSIW传输结构,使传输主模TE10模的截止频率比矩形波导TE10模的低,从而实现相同频率下更小的器件尺寸。同时,通过电磁仿真软件对射频匹配和磁场分布进行了精确的建模仿真,完成了Si基片集成脊波导MEMS环行器的仿真设计。制备了尺寸为6 mm×6 mm的环行器样品并进行了测试,结果验证了仿真设计的准确性,其工作频率为8～12 GHz,回波损耗大于20 dB,隔离度大于18 dB,插入损耗小于0.5 dB。实现优良微波特性的同时,相比于常规的SIW结构环行器尺寸缩小了20%左右。     

宽带波导-微带一分四功分器设计

提出一种Ka频段宽带一分四功分器的结构,采用宽带波导E面T形结加波导-探针-微带过渡的结构。对E面T形结构进行改进,实现宽带功率二等分,然后两路输出通过波导双路微带探针过渡实现四路功率分配。使用三维电磁仿真软件Ansoft HFSS对该结构进行仿真优化,结果表明,在26.5⁴0.0GHz内,回波损耗小于-20dB,传输损耗小于0.3dB。     

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。     

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。     

基于基片集成波导的Ka波段毫米波缝隙天线设计

本文总结了由基片集成波导(SIW)设计缝隙天线的一般方法,并设计了一款 8×8 SIW 缝隙天线阵列。 该天线主要由SIW 馈电网络、缝隙阵列和微带线至SIW 转换器三部分构成。 利用泰勒分布函数控制阵列的馈电幅度以及缝隙的偏置距离,从而有效地控制了阵列在方位面和俯仰面的旁瓣电平。 实验结果表明,该天线在 33. 30 GHz ~ 36. 54 GHz 的频带范围内 S11 幅值小于-10 dB,相对带宽为 9. 3%。 天线最大增益为 18. 56 dB,H 面副瓣电平小于-20 dB,E 面副瓣电平小于-18 dB。 该天线剖面低,易于共形,在机载、弹载等场景中有较好的应用前景。     

一种新型双频全向基片集成波导螺旋缝隙天线

将基片集成波导技术和平面螺旋天线技术结合,提出了一种新型双频全向基片集成波导螺旋缝隙天线。在其它条件一样前提下,采用基片集成波导结构的天线和没采用该SIW结构时相比,天线增益在低频段1.7～1.87GHz增益基本一样,在高频段2.4～2.9GHz有SIW结构的增益提高了1.1～3.5dB。仿真和测试结果表明,经优化设计后的天线在S11小于-10dB时的工作频带为1.705～1.865GHz和2.321～2.646GHz。该天线在垂直于天线基板的平面内具有全向特性,具有重量轻、低剖面、高增益、易于和平面电路集成等优点,可以用于同时接收移动通信信号和无线局域网信号。     

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。     

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.     

一种新型基片集成波导滤波器及其在振荡器中的应用

基于基片集成波导(SIW)设计了一种具有良好带外抑制的滤波器。SIW结构是传统矩形波导结构的一种变形,且电磁波在SIW中传输的特性与在传统金属波导结构中的相类似。通过在SIW的金属地表面蚀刻DGS,滤波器在SIW截止频率以下产生了一个通带,同时滤波器二倍、三倍中心频率也低于SIW截止频率。滤波器中心频率为8GHz,16和24GHz处的回波损耗接近0dB,插入损耗也分别为-34dB和-19dB。当其作为振荡器的选频网络时,振荡器的谐波抑制度得到很大提高。实际测试的并联反馈式振荡器振荡频率为7.97GHz,输出功率达6.67dBm,相位噪声在偏移载波100kHz处低于-101.4dBc/Hz,二次谐波抑制度约为47.7dB。     

一种220 GHz波导-悬置微带线过渡电路设计

波导-微带过渡电路是连接毫米波、太赫兹系统中平面电路与波导的重要结构,直接影响系统性能。设计了一种中心频率220 GHz的矩形波导-悬置微带线过渡电路。过渡采用探针耦合的形式,并使用渐变线结构实现宽带阻抗匹配,这种结构具有结构紧凑,易于加工,宽带和插入损耗低等优点。最终的仿真结果表明：在180~255 GHz的频带内回波损耗优于20 dB,插入损耗小于0.18 dB。这种结构可广泛应用于毫米波、太赫兹平面电路中。     

一种具有谐波抑制功能的圆极化天线设计

微波能量传输以及无线通信系统中的天线设计,追求剖面低、质量轻,易与平面电路集成。基于此,设计了一种具有谐波抑制功能的单馈背腔圆极化环缝天线。该天线工作在5.8 GHz,采用导波结构基片集成波导(SIW)抑制表面波,提高了天线增益。SIW通过2排金属孔阵列集成在介质板上,在介质板上蚀刻短路圆环缝隙,辐射电磁波。采用50 Ω微带线到SIW过渡的背馈方式,并在馈线上引入并联枝节,有效抑制了高次谐波,且实现了基于基片集成波导天线的谐波抑制。通过加工测试,天线的轴比为0.67 dB,增益为6.9 dBi,阻抗匹配良好,前后比为22 dB,仿真结果与实测结果吻合良好。     

Q 波段波导环形电桥的设计与实现

本文介绍了一种采用波导来实现的环形电桥的设计与实现方法。它是在基于微带环形电桥的奇偶模分析的基 础上,用矩形波导代替微带线,实现了Q 波段的环形电桥,环路电桥的输入输出端口均为BJ400 波导。其中为了改 善输入端口的反射,在输入端口的不连续性处加入了一个销钉,销钉的尺寸由HFSS 优化仿真确定。实测结果得到, 在43-46GHz 范围内,环形电桥的反射小于-20dB,输出端口的传输系数均大于-3.4dB,隔离度大于20dB。从测量结 果可以看出,与微带线的实现方式相比,波导环形电桥具有更小的传输损耗。     

一种Ka波段开槽波导空间功率合成器的设计

设计了一种结构简单,容易制造的开槽波导功率分配器/合成器。该合成器采用锥形微带线-波导的过渡结构,每路微带线传输部分由小腔体进行隔离。通过CST仿真软件,设计了一个中心频率为35GHz的Ka频段的功率合成器。仿真结果显示,该结构回波损耗小于-20dB时的带宽达近500MHz,且插入损耗小于0.1dB。可见,具有极低的插入损耗和较低的回波损耗。     

一种新型半模基片集成波导三孔定向耦合器

半模基片集成波导(HMSIW)是近年来出现的一种高性能平面导波结构,具有传输损耗小、功率容量大、易于集成等优点,已开始广泛应用于微波无源器件的设计中。文章基于HMSIW技术与PCB工艺技术设计制作了一种新颖的三孔定向耦合器,通过在耦合孔上金属面蚀刻"工"字形槽增加孔的耦合量。设计的HMSIW三孔定向耦合器不仅保持了集成基片波导(SIW)定向耦合器的所有优点,而且在面积上减小了近50﹪,工作带宽拓展到1GHz。实测数据与仿真结果基本吻合,验证了设计方法的正确性与可行性。