基片集成波導(dǎo)技術(shù)的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代微波毫米波電路系統(tǒng)的高速發(fā)展，其功能越來越復(fù)雜、電性能指標越來越高，同時其體積越來越小、重量越來越輕；整個系統(tǒng)迅速向小型化、輕量化、高可靠性、多功能性和低成本方向發(fā)展。低成本、高性能、高成品率的微波毫米波技術(shù)對于開發(fā)商業(yè)化的低成本微波毫米波寬帶系統(tǒng)非常關(guān)鍵。因此，迫切需要發(fā)展新的微波毫米波集成技術(shù)?；刹▽?dǎo)(SubstrateIntegrated Waveguide，slW)技術(shù)是近幾年提出的一種可以集成于介質(zhì)基片中的具有低

2、插損、低輻射、高功率容量等特性的新的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，它可以有效地實現(xiàn)無源和有源集成，使微波毫米波系統(tǒng)小型化，甚至可把整個微波毫米波系統(tǒng)制作在一個封裝內(nèi)；而且它的傳播特性與矩形金屬波導(dǎo)類似，所以由其構(gòu)成的微波毫米波甚至亞毫米波部件及子系統(tǒng)具有高Q值、高功率容量、易與其它平面電路和芯片集成等優(yōu)點，同時由于整個結(jié)構(gòu)完全為介質(zhì)基片上的金屬化通孔陣列所構(gòu)成，所以這種結(jié)構(gòu)可以利用普通PCB工藝、LTCC工藝、甚至薄膜電路工藝精確實現(xiàn)。與傳統(tǒng)的波導(dǎo)形式微波

3、毫米波器件的加工成本相比，基片集成波導(dǎo)微波毫米波器件的加工成本十分低廉，不需任何事后調(diào)試工作，非常適合微波毫米波電路的集成設(shè)計和大批量制作?；刹▽?dǎo)技術(shù)目前處于剛剛興起的階段，因此有許多理論問題需要研究，有很多應(yīng)用領(lǐng)域亟待開拓。 本文對如何利用基片集成波導(dǎo)技術(shù)實現(xiàn)高性能基片集成波導(dǎo)器件以及基片集成波導(dǎo)集成子系統(tǒng)開展研究。 為了解決基片集成波導(dǎo)的測試問題和基片集成波導(dǎo)與微帶電路的無隙集成問題，本文在第一章對多種基片集

4、成波導(dǎo)一微帶電路轉(zhuǎn)換器的設(shè)計方法進行了研究，探討了測試和計算基片集成波導(dǎo)器件插損的方法，實驗測試結(jié)果和全波仿真結(jié)果的良好吻合驗證了方法的正確性和有效性。 本文的第二章和第三章基于基片集成波導(dǎo)技術(shù)，設(shè)計和實現(xiàn)了多種新穎的集成高性能濾波和雙工器件：基片集成波導(dǎo)感性通孔濾波器、基片集成波導(dǎo)感性窗濾波器、基片集成波導(dǎo)E面感性帶濾波器、基片集成波導(dǎo)L型雙工器、基片集成波導(dǎo)T型雙工器、多層基片集成波導(dǎo)橢圓濾波器、單層基片集成波導(dǎo)傳輸零點濾波

5、器、具有傳輸零點的雙?；刹▽?dǎo)濾波器、基片集成波導(dǎo)一有損地面超寬帶濾波器、基片集成波導(dǎo)一電子帶隙結(jié)構(gòu)超寬帶濾波器、基片集成波導(dǎo)一共面波導(dǎo)超寬帶濾波器等。本文在微波頻段(4GHz-18GHz)和毫米波頻段(26.5Gz-40GHz)對這些濾波器件進行了設(shè)計并給出了測試結(jié)果。這些結(jié)果表明這些濾波器件具有良好的濾波特性，并具有高品質(zhì)因數(shù)、大功率容量、易于加工、成本低和容易集成等優(yōu)點。其中，基片集成波導(dǎo)一共面波導(dǎo)超寬帶濾波器、多層基片集成波

6、導(dǎo)橢圓濾波器等多種濾波器和雙工器為首次提出并實現(xiàn)。成果已在本領(lǐng)域國際最高刊物IEEE Trans．on MTT、IEEE Wireless Components and Guided Wave Letters、IEEProc．-H等上發(fā)表，并已被他人引用。 在第四章中，利用基片集成波導(dǎo)技術(shù)對功率分配器進行了研究；提出和設(shè)計了可以用于毫米波的基片集成波導(dǎo)強耦合器和弱耦合器的定向耦合器結(jié)構(gòu)；提出丫正反線性漸變槽天線的基片集成波導(dǎo)饋

7、電系統(tǒng)，將正反線性漸變槽天線和基片集成波導(dǎo)饋電系統(tǒng)無隙地集成在一起；提出了基片集成波導(dǎo)饋電的介質(zhì)諧振天線的設(shè)計。本章在 X 波段、Ku波段和26.0GHz的毫米波頻段對以上器件進行了實驗研究，給出了測試結(jié)果，這些結(jié)果表明了所提出的基片集成波導(dǎo)功率分配器件的優(yōu)越性。本文在第五章對多種基片集成波導(dǎo)天線進行了研究。針對實際應(yīng)用的863 項目B3G系統(tǒng)，設(shè)計了基片集成波導(dǎo)定向天線和基片集成波導(dǎo)全向天線；高頻微波電路常使用較薄的介質(zhì)基片，在這種介

8、質(zhì)基片上難以實現(xiàn)高增益和寬頻帶的平面天線，為了克服這一難點，本章提出和設(shè)計了平衡饋電基片集成波導(dǎo)天線，并對之進行了實驗驗證；本章還首次提出了基片集成波導(dǎo)濾波天線的概念，并對之進行了研究。 本文的最后一章對基片集成波導(dǎo)集成子系統(tǒng)進行了研究。采用基片集成波導(dǎo)技術(shù)將基片集成波導(dǎo)天線、基片集成波導(dǎo)饋電系統(tǒng)、基片集成波導(dǎo)雙工器和基片集成波導(dǎo)鏡像抑制濾波器等元部件一體化設(shè)計并集成在同一塊介質(zhì)基片上，形成了 X 波段無線微波鏈接系統(tǒng)(Rad