基于慢波半模基片集成波导的紧凑型平衡滤波器设计

本文基于慢波半模基片集成波导(Slow-Wave Half-Mode Substrate Integrated Waveguide,SW-HMSIW)结构,设计了一款紧凑型平衡滤波器.该滤波器由金属盲孔阵列加载的SW-HMSIW多模谐振腔、两对间距0.5λ_(g)的差分馈电线(λ_(g)为滤波器中心频率处的波长)组成.该平衡滤波器由于利用了HMSIW多模谐振腔的不同模式,TE_(102)^(SW)和TE_(106)^(SW)两个模式工作在共模(Common Mode,CM)状态,而TE_(103)^(SW),TE_(104)^(SW),TE_(105)^(SW)这3个模式工作在差模(Differential Mode,DM)状态;因此该滤波器相较于已发表文献中的SIW平衡滤波器,具有更宽的工作带宽.进一步,慢波结构的引入实现了对HMSIW多模谐振腔不同模式谐振频率的调控,明显降低了谐振腔的纵向及横向尺寸,实现了滤波器的紧凑化设计.本文提出的滤波器,其总尺寸为1.86λ_(g)×0.34λ_(g),-3 dB DM工作相对带宽可达32%,-20 dB CM抑制相对带宽可达23%.与同类HMSIW平衡滤波器相比,本文提出的SW-HMSIW平衡滤波器的电路面积减小了约42%.

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.

半模基片集成波导增益均衡器的设计和实现

针对增益均衡器小型化的发展趋势和要求,设计了多子结构单元级联的Ku波段的半模基片集成增益均衡器.谐振子单元与主传输线在三层介质基板上,成空间立体分布,构成七层结构;提出了利用多节微带线枝节进行阻抗匹配的过渡带设计方法,根据坐标变换分析得到HMSIW谐振腔的主模;采用羟基铁填充的吸收柱阵列调节衰减量和Q值,给出了该结构均衡器的设计步骤.与微带均衡器相比,该均衡器提高了Q值,减小了损耗.测试结果表明,该结构保持了和腔体类均衡器相同的性能,同时缩小了体积,实测结果与目标均衡曲线吻合度较好,最大差值为0.6d B.行波管与均衡器联测后,输出增益波动小于±0.4d B.

基于半模基片集成波导的双频段缝隙天线

基于半模基片集成波导技术,提出了一种适用于微波集成电路的双频段缝隙天线。该双频段天线由馈电微带线,一段半共面波导结构和具有辐射缝隙的半模基片集成波导谐振腔构成,利用半模基片集成波导谐振腔的多模式工作特性实现了天线多频段特性。仿真和测试结果表明,该天线能同时工作在C频段(谐振频率5.74 GHz,S11=-21.86 dB)和X频段(谐振频率11.33 GHz,S11=-25.09 dB),不需要同时采用两个天线,具有便于和平面电路集成、体积小、结构简单、成本低等优点。

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SCMRC结构的慢波半模基片集成波导带通滤波器

为满足现代通讯系统中微波器件小型化的趋势,提出了一种慢波半模基片集成波导滤波器。该结构为双层介质板,底层介质中分布着若干排均匀金属化盲孔,此结构有效降低截止频率。在此结构上表面金属层加载螺旋形紧凑微带谐振器单元(SCMRC)及其一半结构,可获得超带宽带通滤波器。仿真结果表明:滤波器最终有效电尺寸为0.63λg×0.3λg,中心频率为7.38 GHz,带宽达到6.86 GHz,相对带宽为94%;通带内插入损耗最大为-0.75 dB,带内回波损耗优于-12 dB。

一种新型的基于半模基片集成波导技术的Butler矩阵

提出并实现了一种新型的基于半模基片集成波导技术的Butler矩阵,实际制作的样品工作在X波段(10GHz),实测插入损耗为2dB,样品尺寸为24 cm×6.5 cm。采用了标准的双面PCB工艺,该结构与传统的微带电路相比具有插入损耗低、功率容量大等特点,与基片集成波导相比具有面积小的优点,是一种适合于在微波毫米波频段多波束天线使用的波束形成网络。文中给出了具体设计过程和测试结果。

半模基片集成波导窄壁缝隙耦合定向耦合器

半模基片集成波导(HMSIW)是最近刚刚提出的一种微波毫米波平面集成导波结构,具有品质因数高,损耗小,结构紧凑和高集成度等优点。本文基于HMSIW技术和标准印刷电路板(PCB)工艺设计并研制了6 dB、10 dB、15 dB和20 dB四种窄壁缝隙耦合定向耦合器。所设计的定向耦合器在保留与基片集成波导(SIW)定向耦合器性能相同的基础上,将体积减小了近一半。测试结果与Ansoft HFSS商用软件仿真结果基本一致,验证了所设计的定向耦合器具有小型化和性能良好等优点。

多频段背腔式半模基片集成波导弯折缝隙天线

针对需要安装在金属平台上的天线应用,提出了一种具有定向辐射特性的新型多频段背腔式半模基片集成波导缝隙天线。利用半模基片集成波导谐振腔的多模式特性实现了该天线多频段工作,通过在谐振腔的金属顶面蚀刻弯折形状的缝隙实现对外辐射,并可以通过调整弯折缝隙尺寸参数来减小天线尺寸。仿真和测试结果表明,该天线能同时工作在5.7/10.7/11.9/12.5/13.1GHz,且在这5个频段的最低增益大于6.7 dBi。天线具有便于和平面电路集成、体积小、结构简单、成本低等优点,具有一定的工程应用价值。

基于树状分形结构的半模基片集成波导带通滤波器

提出了一种基于分形结构的半模基片集成波导(HMSIW)滤波器。该设计将树状分形结构蚀刻在HMSIW的上金属表面,通过在其高频端引入宽阻带来产生带通效应。这种基于树状分形的HMSIW带通滤波器结构,随着迭代次数的增加,其相对带宽基本保持不变(S11<-15dB),但其带通边缘频响斜度变陡,且带外抑制特性不断增强。仿真结果与实验结果基本吻合,较好地验证了设计的可行性和有效性。

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。

半模基片集成波导馈电的对数周期偶极子天线

设计并研制了一种基于半模基片集成波导(Half-mode Substrate Integrated Waveguide:HMSIW)馈电的单层宽带印刷对数周期偶极子阵列(Printed Log-Periodic Dipole Array:PLPDA)天线。对数周期偶极子阵列(PLPDA)天线具有频带宽、剖面低、重量轻等优点,但是其馈电需要平衡线结构。半模基片集成波导具有平面集成、主模带宽宽、损耗低、尺寸小等优点,同时自身天然具有平衡结构。文中设计并制作了工作频率为15GHz～40GHz的HMSIW-PLPDA天线,测试结果和仿真结果吻合。

新型半模基片集成波导镜像转接段的研究

本文提出了半模基片集成波导的镜像转接段设计,并对其功率分配方面的应用展开了研究.首先分析了半模基片集成波导应用于功分器设计的局限性,然后提出了通过镜像转接方式来实现具有双侧开口面的新型半模基片集成波导镜像转接段.通过仿真分析和实验测试验证了半模基片集成波导镜像转接段结构及其设计方法的可行性.最后设计了基于镜像转接段且具有对称结构的半模基片集成波导三路功分器.该功分器的仿真结果与实验数据表明,采用镜像连接段的半模基片集成波导器件具有良好的传输性能,有助于拓宽半模基片集成波导在功率分配网络设计方面的应用.

半模基片集成波导平衡混频器的设计实现

利用半模基片集成波导3 dB电桥设计了一种X波段单平衡混频器,并用印刷电路板工艺实现。首先设计并测试了半模基片集成波导电桥的性能,并给出测试结果。然后将半模基片集成波导电桥用于单平衡混频器的设计,并给出混频器的具体电路形式。该混频器具有良好的性能,与原有的基片集成波导电桥混频器相比体积更小、重量更轻。经测量混频器变频损耗小于8.6 dB,并在9 GHz～12 GHz频带内获得了比较好的响应平坦度。

半模基片集成波导十字型定向耦合器设计

提出了一种由两段正交的半模基片集成波导(HMSIW)构成的十字型定向耦合器。位于交叉区域的两个感性金属化调节通孔主要用来调整耦合器的耦合度以及耦合端和直通端的相位差,而位于每一个输入输出端的金属化匹配通孔则用来优化输入端的反射系数。与传统的基片集成波导(SIW)耦合器相比,所设计的耦合器能减少将近一半的尺寸,而它的性能却基本保持不变。实测结果与仿真结果基本吻合,验证了设计方法的正确性与可行性。

基于半模基片集成波导的高速数据传输系统

提出了基于半模基片集成波导(HMSIW)互连的高速数据传输系统,并实现了单通道7.5Gbps的高速数字信号传输。对传统SIW互连传输系统进行了改进,设计加工了新型HMSIW波导互连,替换传统SIW波导互连,使得信道传输带宽和系统传输速率显著提高。在相同主模截止频率条件下,HMSIW的工作带宽为SIW的两倍,而其宽度尺寸仅为SIW的一半。仿真与实测结果显示论文提出的HMSIW互连传输系统与文献提出的传统SIW互连传输系统相比,前者的最高传输速率是后者的1.5倍。

基于半模基片集成波导的新型带通滤波器研究

在半模基片集成波导上嵌入互补开环谐振器结构,设计了一种结构紧凑的新型带通滤波器.该结构允许低于截止频率以下传输正向波,利用具有高通特性的半模基片集成波导和互补开环谐振器组成具有带通特性的滤波器,通过改变互补开环谐振器结构参数,非常容易调节带通滤波器通带频率,利用该特性可以更容易实现任意通带微波滤波器.该滤波器具有体积小巧、损耗低、易制作、方便与其他电路集成等优势.

半模基片集成波导和微带转换的分析

为实现基片集成波导结构的小型化,沿场分布对称面将其截成两半,利用等效磁壁限制场型变化,提出了半模基片集成波导结构。在此基础上,研究了半模基片集成波导与微带线的转换问题,并设计Ku波段的半模基片基层波导—微带线转换结构。仿真结果表明,在所设计的频段内,插损优于0.5 dB,反射损耗小于-15 dB,实测结果与仿真结果基本吻合。实验表明,半模基片集成波导能够保持基片集成波导的传播特性。

一种低轮廓半模基片集成波导圆极化天线

为减小基片集成波导圆极化天线面积,设计了一种低轮廓半模基片集成波导圆极化天线.通过顶面加载不等长交叉缝隙,天线获得左旋圆极化性能.此外,设计在中间层的加载枝节带状线馈电结构以及在地板的S形缝隙,使得天线获得更好的阻抗匹配.实测结果表明,此天线阻抗带宽为7.3%(S11≤-10dB),轴比带宽为1.6%(AR≤3dB),天线的最大增益为6.2dBi.

基于半模基片集成波导的滤波功分器设计

基于半模基片集成波导(HMSIW)设计了宽带滤波功分器。为实现更宽的工作带宽、更好的频率选择特性,在传统功分器基础上集成了二阶切比雪夫带通滤波器。为改善滤波功分器的隔离特性,在两个滤波器间放置了隔离电阻。给出了滤波功分器的传输线等效电路并进行了简要分析。最后给出了滤波功分器全波仿真结果,该滤波功分器的中心频率为2.37GHz,相对带宽为43%。