基于慢波基片集成波导的小型化移相功分器

针对移相器和功分器的功能融合设计,提出了一种基于慢波基片集成波导(Slow-Wave Substrate Integrated Waveguide,SW-SIW)的小型化移相功分器,两个输出分支等长带宽,可实现30°相移量.其中一个输出分支通过基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)实现,而另一个输出分支将互补开口谐振环(Complementary SplitRing Resonator,CSRR)加载在上层金属表面,代替传统SIW连续的金属表面,该CSRR由经典CSRR结构演变而来,同时为了降低由CSRR加载所造成的相位上的不稳定,在CSRR内部添加金属化通孔,实现SW-SIW,使得截止频率和相速度降低.测试结果表明,移相功分器在9.0~11.8 GHz频带范围内反射系数|S11|小于-10 d B,相对工作带宽为26.9%,插入损耗小于1.3 d B.两个输出端口的相位差稳定在30°±3°,幅度差小于1.4 d B,实现了等功率分配.所设计的移相功分器具有较小的尺寸和低制造成本,适合应用在相控阵天线中.

基片集成波导馈电的毫米波雷达阵列天线

为了满足毫米波雷达的应用需求,本文设计了一款工作于24 GHz的毫米波雷达阵列天线。该天线由八个1×8单元的微带串馈直线阵列组成平面阵列,每一个线阵采用中心馈电的形式,解决了传统串馈阵列波束偏离阵列法线的问题。同时,利用基片集成波导设计了低损耗的馈电网络,且将馈电网络和辐射贴片排布为两层,大大减小了天线的平面尺寸。此外,本设计中还利用泰勒综合法优化设计了阵列单元的宽度和功分器的分配比例,从而同时优化了天线E面和H面的旁瓣电平。测试结果表明,天线在23.7 GHz~24.2 GHz的频带内|S11|<-10 dB,相对带宽约为2.1%,最大增益为21.1 dB。天线在电场面旁瓣电平小于-20 dB,磁场面小于-23 dB,整体效率约为69%。

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。

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。

基于基片集成波导加载开口环的介电测量传感器

基于微扰理论,提出了一种在基片集成波导(SIW)结构上加载椭圆形开口环的小型化介电常数测量传感器。在传感器表面刻蚀椭圆开口环,增加电流路径的同时,降低工作频率,实现器件的小型化。在中心区域挖有通孔,当放入具有不同介电常数的待测物体时,传感器的S参数会发生改变。通过仿真软件对传感器进行分析,介电常数实部从1至10变化,频率的相对偏移达到32.4%。测量结果表明:传感器对介电常数的测量误差小于3%,具有很好的测量效果。

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S 11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。

基于基片集成波导(SIW)的Ku波段两路功分器设计

针对传统基片集成波导功分器结构的多层结构输入输出工艺难以实现且隔离度较低的问题,提出了一种多层集成的高性能基片集成波导功分器设计方法。利用中间层作为匹配层,采用金属化过孔作为耦合探针,通过仿真优化多层金属与探针距离,成功将微波信号引出到顶层传输线,实现了器件宽带低损耗过渡结构设计;另外,考虑到工艺可实现性,通过将矩形波导功分器开槽办法应用在此多层结构中,有效提高了基片集成波导功分器的隔离度。基片集成波导多层结构的过渡层和开槽结构的优化设计有助于多通道器件的集成化和小型化。

基于基片集成波导(SIW)的低副瓣阵列天线设计

基片集成波导(SIW)因其低插损、易于加工等特性,在微波天线领域受到了广泛关注。本文应用SIW技术设计了一个Ku波段20元并联馈电的低副瓣线阵天线。实测结果表明在6%的带宽内,其VSWR<1.5,可以实现-27dB以下副瓣电平及高于18.7dB的增益。此天线应用了改进的维尔瓦迪辐射单元,有效抑制了单元间的互耦,其功分器经过仔细设计达到了良好的带内功分比例一致性。

X波段MEMS硅腔折叠基片集成波导环行器芯片

通信系统向小型化、高性能、集成化的快速发展对射频组件的体积和电性能提出了苛刻的要求。设计了一种X波段硅腔折叠基片集成波导(FSIW)环行器芯片。当基片集成波导(SIW)工作于主模时,将中央的对称面等效为虚拟磁壁,沿着窄边对电磁场进行多次折叠,形成FSIW。以该技术作为设计思路,提高空间利用率,实现了FSIW整体结构的小型化。将FSIW的优势融入环行器中心结设计,使设计的环行器芯片具有高功率容量、低插入损耗、体积小、质量轻的优点。基于微电子机械系统(MEMS)工艺,以高阻硅为衬底材料,制备了该硅腔FSIW环行器芯片,芯片整体尺寸为6.5 mm×6 mm×2.5 mm,工作频率为8.5~11.5 GHz,回波损耗>18.5 dB,带内插入损耗<0.4 dB,隔离度>20 dB。

基于横向耦合和正交耦合的基片集成波导超宽阻带滤波功分器

基片集成波导滤波功分器在通信系统中的应用逐渐广泛。与传统波导谐振器相同,基片集成波导谐振器含有多个传输模式,导致基片集成波导滤波器的宽阻带特性很难实现。本文设计了一种由电激励实现的超宽阻带基片集成波导滤波功分器。具体地,提出了一种基于电磁交替耦合拓扑的四阶基片集成波导滤波功分器,具有电输入和电输出端口。横向耦合通过谐振腔侧边开窗实现磁耦合,纵向耦合通过在相邻两腔之间的耦合窗口中蚀刻S槽线实现电耦合。通过正交传输路径可以抑制多个高阶模式,仿真和测量结果表明,阻带带宽分别大于9f 0和3.1f 0范围,该中心频率为35.5 GHz的滤波功分器的带外抑制效果优于-20 dB。上述方法经实物验证,试验结果与仿真结果吻合。

基于基片集成波导（SIW）窄边耦合定向耦合器的多路功率分配/合成网络

基片集成波导（SIW）是近年来出现的一种新型传输线,随着现代LTCC技术和PCB技术的快速发展,SIW在现代微波电路中有着较好的应用前景。在此利用这种新型结构,设计了基于SIW窄边耦合定向耦合器的多路功率分配网络,实验样件的测试结果与Ansoft HFSS商用软件仿真结果吻合较好。

采用基片集成波导技术的毫米波MEMS环行器

设计并制备了一款毫米波的微机电系统(MEMS)环行器。该毫米波MEMS环行器芯片采用高阻硅作为衬底,利用基片集成波导(SIW)技术,基于硅基MEMS工艺,采用低损耗金属化技术,实现了硅通孔金属化的制备。采用三维电磁仿真软件进行模拟,设计了该毫米波MEMS环行器的结构以及SIW与微带线的过渡匹配,并在此基础上优化设计了一套通用的制备毫米波MEMS环行器的工艺流程。并对制备的毫米波MEMS环行器进行了性能测试。结果表明,该环行器的频率范围为24~28 GHz,频带内插入损耗≤0.5 dB,隔离度≥17 dB,尺寸仅为5 mm×5 mm×2.5 mm,能够满足大部分应用需求。

小型化八边形基片集成波导背腔缝隙天线

提出一款新颖的W波段八边形基片集成波导(SIW)背腔缝隙天线。相较传统的缝隙天线,具有体积小、易加工、Q值高、成本低等优点,且易于成阵。通过调节天线背腔缝隙的长度、宽度,以及SIW腔体的尺寸优化天线的辐射特性,通过电磁仿真软件HFSS对模型进行仿真优化,确定了天线的最优结构。仿真实验结果表明,所设计的天线相对带宽约4.5%,方向性优良,中心频率点谐振深度<-31 dB,天线最大增益达到5 dBi,满足设计要求,验证了设计的正确性。所设计的SIW背腔缝隙天线拓宽了数字通信的可用频谱,是一种新的尝试,可为以后的研究提供新的参考思路。

双膜基片集成波导(SIW)带通滤波器的设计与仿真

根据多模激励的单腔体谐振器原理以及基片集成波导(SIW)高Q值、低损耗、大功率容量的特点,提出了一种新的SIW方形腔体双膜滤波器的设计方法。该方法通过在SIW腔体两个对称角上切角作为微扰来使简并模式分离并产生耦合,从而形成了中心频率在4.95GHz的窄带带通滤波器,并最终采用直接过渡方式实现了SIW到微带的转换。

过模基片集成波导腔体滤波器设计

提出了一种过模基片集成波导(SIW)腔体滤波器。介绍了只由单个过模SIW腔体构成的一阶滤波器的原理。利用过模SIW腔体中的基模实现模式交叉耦合,滤波器能产生一个位于通带任一边的传输零点(TZ)。设计了一个由两个过模SIW腔体级联成的二阶滤波器,该滤波器能产生两个传输零点。为了改善滤波器的阻带性能,使用了非相似谐振器技术来实现寄生抑制。此外,阻带性能也可以通过增加基模谐振器的数量来改善。设计并制造了含有两个过模SIW腔体的二阶和三阶滤波器,仿真与测试结果吻合。

一种槽线扰动的基片集成波导双模滤波器

该文提出一种新型小型化基片集成波导(SIW)双模滤波器。通过使用正交的输入输出馈线,和一段倾斜的槽线来扰动腔体的两个简并模,滤波器能产生两个传输零点(TZ)。采用该方法设计了一个中心频率为15 GHz,带宽为350 MHz的基片集成波导双模滤波器。该滤波器结构简单,成本低廉,易于加工。测试结果和仿真结果吻合,较好地验证了设计的可行性和有效性。

集成宽带折叠半模基片集成波导带通滤波器

本文提出并设计了一种新型的折叠半模基片集成波导(Folded Half-Mode Substrate Integrated Waveguide:FHMSIW)宽带带通滤波器,并给出了FHMSIW上层金属层槽缝式和中间金属层槽缝式宽带滤波器的仿真和测试结果.相对于半模基片集成波导(Half-Mode Substrate Integrated Waveguide:HMSIW)槽缝式滤波器,由双层PCB制作的FHMSIW槽缝式滤波器的尺寸减小了约一半.同时测试结果和仿真结果表明该宽带滤波器具有损耗小、带外抑制好等特性.

双/三模基片集成波导和共面波导混合结构滤波器设计

针对微波带通滤波器小型化、高性能的应用需求,提出使用双/三模方形基片集成波导和共面波导混合结构设计带通滤波器.通过改变双模基片集成波导中TE_(102)和TE_(201)的谐振频率和外部耦合的强弱,可实现具有近似椭圆、非对称和无传输零点响应的双模滤波器;两个相同尺寸的共面波导作为谐振器蚀刻在基片集成波导表面,与TE_(102)和TE_(201)共同形成一个通带,设计具有多样性响应的四阶滤波器.在具有非对称响应四阶滤波器的基础上,使主模TE_(101)频率移动到该通带附近,设计更宽带宽的五阶滤波器.并对设计的滤波器进行加工和测试.测试结果与仿真结果吻合,表明了该混合结构设计高性能滤波器方法的可行性.

基片集成波导定向耦合器的仿真与实验研究

基片集成波导 (SIW )是一种新型的高Q值、低损耗集成导波结构 ,易于设计和加工 ,可以广泛应用于微波毫米波集成电路中。由于与传统矩形波导的相似性 ,很多设计概念可以借用 ,比如波导功分器、滤波器、天线等。在本文中 ,我们用这种导波结构实现了两种定向耦合器 ,其结构紧凑 ,实验结果与仿真结果吻合。