基片集成波導在微波電路中的應用研究.pdf

1、目前，無線通訊產(chǎn)品正廣泛地應用在生活中的各個領(lǐng)域，隨之而來的是頻譜資源日趨緊張，不同系統(tǒng)之間的相互干擾日益嚴重。同時，無線通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日趨復雜，各個組件的集成度都在不斷提高。在這種情況下，部分傳統(tǒng)的電路模型已經(jīng)不能滿足實際需求，具有高性能和小型化優(yōu)點的新型微波單元器件及系統(tǒng)正逐漸成為眾多專家學者研究的熱點。基片集成波導（SIW）作為一種新型的傳輸線結(jié)構(gòu)，不但具有損耗低、品質(zhì)因數(shù)高的優(yōu)點，而且可以同復合左右手結(jié)構(gòu)（CRLH）、缺陷地結(jié)構(gòu)（

2、DGS）等其它新型平面電路結(jié)構(gòu)集成在一起，為射頻微波電路設(shè)計開辟了全新的領(lǐng)域。本文依據(jù)基片集成波導基本理論，對其在微波電路中的應用進行了研究。
　　本文首先在基片集成波導中加載了互補螺旋諧振器（CSR），實現(xiàn)了具有超寬帶外抑制的帶通濾波器。其中CSR是復合左右手結(jié)構(gòu)的一種，將兩個CSR單元加載到SIW中，會產(chǎn)生一個低于SIW截止頻率的通帶。據(jù)此設(shè)計的帶通濾波器較傳統(tǒng)的SIW濾波器體積更小，并且?guī)庖种频念l率范圍更寬。在此基礎(chǔ)上，本

3、文又引入了另一種復合左右手結(jié)構(gòu)——互補開口諧振環(huán)（CSRR），并將其同 CSR一起加載到SIW中，實現(xiàn)了具有四個傳輸零點的雙通帶濾波器。本文給出了這種電路結(jié)構(gòu)的等效電路模型，并且分析了結(jié)構(gòu)尺寸變化對等效參數(shù)的影響。進一步研究表明，這兩種復合左右手結(jié)構(gòu)的電磁場之間能夠相互促進，這為CSRR和CSR的結(jié)合使用提供了新的方向。
　　本文還研究了由SIW構(gòu)成的微波諧振器，通過在SIW中加載兩種新型的缺陷地結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了兩款SIW消失模諧振器

4、。因為諧振頻率遠低于SIW的截止頻率，所以SIW消失模諧振器較傳統(tǒng)的SIW諧振器尺寸更小，同時對于高次諧波的抑制程度也更高。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)并聯(lián)反饋式微波振蕩器的基本原理，本文采用SIW消失模諧振器作為選頻網(wǎng)絡，設(shè)計了振蕩頻率為10GHz的SIW消失模振蕩器。振蕩器具有很好的相位噪聲性能，并且對于二次諧波的抑制度達到了55dB。
　　本文采用了多種電磁仿真軟件進行濾波器、諧振器以及振蕩器的設(shè)計。經(jīng)過仿真和優(yōu)化，最終的電路實物由PC