一种小型化5G双频段四分之一模基片集成波导天线

近年来,我国在5G Sub-6 GHz应用中引入了N78和N79频段,使能够覆盖这两个频段的5G双频段天线迅速成为当前的研究热点,然而目前的研究中少有能兼顾小尺寸和N78、N79双频双宽带覆盖的设计。基于此,本文提出了一种面向终端应用的具有小平面尺寸的四分之一模基片集成波导(quarter mode substrate integrated waveguide,QMSIW)双频段天线。基于SIW技术,首先构建一种具有小型化优势的QMSIW天线,利用它的前两种模式(TE_(101)模式、TE_(301)模式)来形成两个频带,然后通过磁耦合引入寄生贴片,利用寄生贴片的前两种模式(TE_(101)模式、TE_(301)模式)来拓展两个频带的带宽。仿真结果表明,本天线在三维尺寸为21 mm×25 mm×1.6mm(0.25λ_0×0.3λ_0×0.019λ_0)(λ_0为中心频率处的空气中波长)的条件下最终实现了N78(3.4~3.6 GHz)和N79(4.8~5 GHz)的双频段覆盖。实物测试结果表明,本天线可分别获得位于N78频段5.8%(3.35~3.55GHz)和N79频段5%(4.69~4.93 GHz)的-6 dB阻抗带宽,在低频段和高频段的平均效率分别为-1.6 dB和-1.8dB。

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。

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。

K波段基片集成波导带通滤波器的设计

基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）是一种低插损、低辐射、高品质因素的导波结构。文章利用基片集成波导技术设计了一种K波段带通滤波器,其中心频率为19.4GHz,相对带宽为7.48%,插损小于1dB,该滤波器具有体积小、重量轻、易于加工和集成等优点。

基于慢波基片集成波导的X波段功分器设计

针对传统基片集成波导(substrate integrated waveguide,SIW)功分器设计中宽带化和小型化不易兼顾的问题,提出了一种基于慢波SIW(slow-wave SIW,SW-SIW)的功分器.采用微带折线构成的慢波结构单元加载于SIW金属表面上,代替传统SIW连续的金属表面,与同尺寸的SIW相比,SW-SIW的截止频率下降了40%,能够实现横向尺寸的缩减,尤其当SW-SIW达到与SIW相同的相移量时,SW-SIW所需纵向尺寸更小.所提出的基于SW-SIW的功分器在具有较宽带宽的同时实现了器件尺寸的减小.通过测试结果可得,该功分器在8.25~12.8 GHz频带内的反射系数|S11|<−10 dB,相对带宽达到了43.2%,相位一致性良好且小型化效果明显,适用于紧凑型微波射频前端.

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。

基片集成波导带通滤波器的设计

文章介绍了一种应用基片集成波导(SIW)技术的带通滤波器,此带通滤波器是由六个等边三角形谐振单元构成的。这种结构的滤波器具有高品质因数、低插入损耗、大功率容量等优点。文章设计了中心频率在8.6GHz、带宽800MHz的带通滤波器,并利用HFSS仿真软件对这种滤波器进行优化和仿真,得到满意的结果。

基片集成波导技术:最新的发展及未来的展望(英文)

回顾了基片集成波导技术(SIW)最新的发展动态。到目前为止,所报道的各种各样基于基片集成波导技术的无源和有源元器件已经证明,它们能够被有效地集成为低成本基片片载系统(SoS),为封装系统提供了完整的解决方案。讨论了不同的创新型基片集成波导的波束形成技术,展望了未来的发展方向,提出了将基片集成电路扩展到三维空间以及在相同的基片构建模块上将不同的波导结构进行混合集成的思想,描述了用于毫米波和太赫兹应用的基片集成波导技术其它的发展趋势,这包括非线性和有源波导的开发以及基于CMOS技术的波导合成。

基于体硅MEMS工艺的基片集成波导双工器

基于体硅微电子机械系统(MEMS)工艺,采用多层基片集成波导(SIW)谐振腔的垂直堆叠耦合结构研制了一款工作在K/Ka波段的SIW双工器。实测结果表明:在K波段的接收通带内,该双工器插入损耗小于1.8 dB,带内回波损耗小于-15 dB;在Ka波段的发射通带内,其插入损耗小于2 dB,带内回波损耗小于-12 dB;收/发隔离度大于50 dB,实测结果与仿真结果较吻合。该体硅MEMS SIW双工器体积仅为5.8 mm×4.4 mm×1.0 mm,在满足性能指标要求的同时实现了小型化且易于与微波、毫米波系统集成。该双工器的收/发输入、输出端口为异面结构,能够实现收/发信号的全双工垂直传输,符合目前瓦片式相控阵天线中信号的传输特点,具有良好的应用前景。

一种X波段基片集成波导宽带角锥喇叭天线

当今通信频段越来越宽,在有限空间里安装多个天线即增加成本又浪费资源,因此宽带甚至超宽带天线设计已成为天线设计领域的一个重要研究方向,同时小型化、集成化已成为当今发展趋势,因此设计宽带小型化天线已成为热点。本文就此提出了一种基于基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)工作在X波段的新型角锥喇叭天线,采用电磁场仿真软件Ansoft HFSS 15对所设计的天线进行仿真,结果表明该天线在8 GHz^12GHz范围以内具有回波损耗优于-15 dB。该天线具有体积小,宽频带,结构简单的优点。

基片集成波导单脉冲缝隙天线阵列

本文提出了一种结构紧凑的单层基片集成波导(SIW)单脉冲缝隙天线阵列。传统单脉冲天线的和差网络一般由魔T构成,结构尺寸较大,不易平面化、集成化。随着平面微带电路技术的发展,微带结构的和差网络被广泛应用。但是随着频率升高,微带结构的损耗会逐渐大,且功率容量较低,同时会引入寄生辐射。本文提出的单脉冲缝隙天线阵列的和差网络利用单层方形双模SIW谐振腔结构,通过激励起方形SIW谐振腔的一对正交简并模(TE120和TE210)实现天线系统的和差网络。与平面微带单脉冲天线相比,这种方法减小了和差网络的尺寸,降低了和差网络的损耗,提高了天线系统的整体效率。同时,由于采用了单层SIW结构,使得和差网络结构简单,易于与平面电路和天线集成。最终,设计了一款中心频率在13.8GHz的单脉冲缝隙天线阵列,仿真结果表明该天线阵列在中心频点处,和波束的增益为10dBi,差波束的零深深度优于-29dB。

带非谐振节点的基片集成波导滤波器设计

结合基片集成波导与非谐振节点提取技术理论,提出了带有非谐振节点的基片集成波导(SIW)滤波器设计。非谐振节点被实现为强失谐的SIW谐振器,只需要改变每个谐振器和非谐振节点之间的耦合系数,该滤波器可以在上阻带或下阻带中实现传输零点。最后设计出一个滤波器,其中心频率为15.02GHz,带宽为150MHz,带外抑制性能良好。

基片集成波导双频滤波功率分配器

本文基于单层基片集成波导(SIW)双频滤波器理论,提出了一种新型双频滤波功率分配器。该结构中功率分配器嵌入在了SIW滤波器中,因此,与独立使用两个部件的设计相比,可以实现更低的插入损耗和更紧凑的尺寸。为了获得更好的性能,通过谐振腔的交叉耦合引入传输零点。利用基片集成波导腔体分别在模式TE101、TE201谐振构造滤波功分器的两个工作频带。两个通带所需的设计参数可以通过适当的调整馈电端口和耦合窗口的偏移位置来实现。该双频滤波功分器工作在11.8 GHz和15.7 GHz,带宽分别为0.66 GHz和0.82GHz,工作频带(FBW)分别为5.6%和5.2%。它具有损耗低、体积小、重量轻、易于与微带线集成的优点。

硅基双层SIW结构毫米波MEMS滤波器

基于MEMS工艺设计并制作了一种小型化毫米波滤波器,该滤波器采用硅基双层SIW的结构形式。理论分析计算了滤波器的结构参数,并使用三维电磁场分析软件HFSS对该结构进行了模拟仿真。设计得到了中心频率f0为31.2 GHz、插入损耗为1.1 dB、1 dB带宽大于1 GHz、中心频率f0±3 GHz处抑制大于40 dB、芯片尺寸为4.6 mm×3.1 mm×0.8 mm的MEMS毫米波滤波器。给出了一套基于MEMS工艺的双层SIW结构毫米波MEMS滤波器的制作流程,实现了硅基双层SIW结构毫米波MEMS滤波器的工艺制作及测试。测试结果表明,获得的MEMS毫米波滤波器的测试结果与仿真结果基本一致。

基于SIW-CSRR的固体物质介电常数测试件设计

为满足当前固体物质介电常数的检测需求,在基片集成波导(SIW)的基础上加载互补开口谐振环(CSRR),设计了一款固体物质介电常数测试件,讨论了利用测试件谐振频率的偏移检测固体物质介电常数的可行性。仿真与测试结果表明,当检测物质相对介电常数从1变化至10时,测试件谐振频点从7.56 GHz偏移至6.28 GHz,偏移量达1.28 GHz。利用谐振频点与测试样品介电常数的关系,测量了5种常见电路板材的相对介电常数,其相对误差均低于3%。

对角馈电的SIW单腔体双极化领结形缝隙天线

多极化天线能够有效利用电磁波的空间维度,使无线通信或雷达系统容量得到很大提高。从对角馈电的基片集成波导腔体的场分布出发,分析其传输模式。通过在腔体表面设置正交缝隙,可以实现两种相互垂直的极化方式。在分析正交矩形缝隙和领结形缝隙的尺寸对天线性能影响的基础上,获取了TE120模谐振频率的经验计算公式,从而设计了两种双极化天线并比较了两者的工作性能。测试和分析结果表明,双极化领结形缝隙天线具有更大的带宽和更小的缝隙尺寸,测试的工作带宽为200 MHz,天线增益为5.2 dBi,具有广阔的应用前景。

基于SIW左右手复合传输线的频扫天线阵馈电网络

提出了一种基于SIW左右手复合传输线的频扫天线阵馈电网络。设计了一工作在X频段的4单元馈电网络并进行了仿真分析,仿真结果表明,所设计的馈电网络在8.5~10.3GHz频扫范围,端口相位连续变化,相位范围为125°^-100°,线性好,各端口等幅输出,损耗小,设计灵活。

SIW四极化“目”字形漏波天线

为克服传统漏波天线存在的开阻带缺点,提出了斜45°“目”字形缝隙结构,分析了该结构的色散特性和辐射特性,进而设计了具有波束从后向到前向连续扫描功能的漏波天线。同时,提出了四极化形成方案,利用3 dB耦合器作为圆极化馈电网络,再引入90°移相器后形成线极化馈电网络。将两条“目”字形缝隙线阵与馈电网络相结合来实现四极化漏波天线。测试结果表明,该四极化天线具有较好的端口隔离度,线极化的波束扫描范围是-25°~21°,圆极化的波束扫描范围是-21°~31°。

基于SIW结构的毫米波MEMS滤波器设计

针对5G毫米波无线通信的发展需求,采用硅基单层基片集成波导(SIW)结构设计了一款毫米波滤波器。首先通过理论分析,计算得到滤波器的结构参数。然后使用电磁仿真软件HFSS对滤波器结构进行仿真与优化,使其满足设计指标要求。设计得到了一个五阶毫米波滤波器,其通带范围24.25~27.5 GHz,相对带宽12.56%,中心频率处插入损耗小于1 dB,带内回波损耗优于-16 dB。最后,使用MEMS工艺将该滤波器加工成实物并进行性能测试,得到尺寸为9.45 mm×4.8 mm×0.4 mm的滤波器芯片,达到小型化要求。测试结果表明,MEMS毫米波滤波器的仿真结果与测试结果基本保持一致。