新型微波毫米波器件關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，微波毫米波無源器件作為通信系統(tǒng)的關(guān)鍵組件一直是射頻工程領(lǐng)域的研究熱點。小型化、多頻/多模、低成本以及易于與有源系統(tǒng)集成成為主要的研究方向。近幾年，各種結(jié)構(gòu)新穎的無源器件，如基于新型人工介質(zhì)和基片集成波導(dǎo)的濾波器、雙工/多工器、相移器、定向耦合器、功率分配/合成器等相繼被報道。然而，針對不同的無線通信應(yīng)用領(lǐng)域，單種器件設(shè)計方法難以滿足快速發(fā)展的應(yīng)用需求。因此，本文面向高速發(fā)展的無線通信領(lǐng)域?qū)π滦臀⒉ê撩撞ㄆ?/p>

2、件的迫切應(yīng)用需求，在分析總結(jié)已報道的各種設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，分別以人工介質(zhì)和基片集成波導(dǎo)作為出發(fā)點，引入推導(dǎo)人工介質(zhì)與基片集成波導(dǎo)的電磁傳輸與色散等特性，提出了多種適用于微波毫米波無線通信系統(tǒng)的新型無源器/組件的設(shè)計方法，完成了相關(guān)的理論分析、電磁仿真與實驗驗證，突破了其中存在的小型化和多頻段等關(guān)鍵性技術(shù)問題，形成了覆蓋信號濾波、能量過渡、功率合成、匹配吸波、收發(fā)雙工和天線輻射等功能較為完整的微波毫米波通信電路與系統(tǒng)中的無源器件技術(shù)方案。

3、研究內(nèi)容主要分為以下4部分：
　　1.基于新型平面結(jié)構(gòu)人工介質(zhì)吸波材料，提出了一種緊湊型矩形波導(dǎo)匹配終端設(shè)計方法。將新型平面結(jié)構(gòu)人工介質(zhì)加載到短路矩形波導(dǎo)末端，通過優(yōu)化構(gòu)成人工介質(zhì)的金屬諧振單元的尺寸大小，以及構(gòu)成人工介質(zhì)的介電材料的厚度等關(guān)鍵參數(shù)，使得加載有人工介質(zhì)的矩形波導(dǎo)終端能無反射地完美吸收入射電磁波能量，以達到匹配目的。通過理論分析計算、電磁仿真優(yōu)化以及物理實驗驗證相結(jié)合的方法，并利用多種人工介質(zhì)結(jié)構(gòu)，詳細研究分析這種新

4、型匹配終端的電磁波反射和匹配機理和性能。
　　2.在常規(guī)金屬開口諧振環(huán)人工介質(zhì)單元的基礎(chǔ)上，提出了一種改進型金屬開口諧振環(huán)單元構(gòu)造方法，并應(yīng)用此種諧振環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊型微帶帶通濾波器、雙工器等新型微波毫米波頻率選擇器件。將典型金屬開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的其中一端與地平面通過金屬化通孔直連，以構(gòu)成具有非對稱效應(yīng)的新型諧振單元；進一步地，將多個這種新型諧振單元組合設(shè)計具有良好濾波性能的緊湊型濾波器、雙工器等器件。本文通過詳細機理分析、電磁仿真和

5、實驗研究驗證了新型頻率選擇器件設(shè)計的有效性。
　　3.基于金屬單環(huán)多頻諧振單元結(jié)構(gòu)，提出了一種緊湊型平面單極子天線設(shè)計方法。這種金屬諧振環(huán)具有多個諧振頻率，將其作為平面單極子天線的電磁能量輻射單元，并通過良好的阻抗匹配設(shè)計，易于實現(xiàn)兼顧多頻帶工作和小型化兩個特性。本文采用共面波導(dǎo)和微帶線兩種饋電方式，對比研究分析了的新型平面單極子天線的駐波比和輻射特性。
　　4.基于鰭線探針、微帶漸變等電磁能量轉(zhuǎn)換傳輸技術(shù)，提出了基片集成波