面向5G应用的双频段1/4模基片集成波导天线

为以小尺寸实现5G热点频带的双频双宽带覆盖,提出了一种小平面尺寸、低剖面的5G双频段覆盖天线。基于基片集成波导(substrate integrated waveguide,SIW)技术构建了具有小型化优势的1/4模基片集成波导(quarter-mode substrate integrated waveguide,QMSIW)天线,可以在2个目标频段附近产生4种模式(TM_(22)、TM_(33)、TM_(44)、TM_(55)),通过调谐金属通孔,可以调控模式频率使每个目标频段内有2种工作模式;引入扁U形金属枝节加载结构,可在N79(4.4~5.0 GHz)频段内增加一种新的模式(金属枝节的全波长模式),从而进一步拓展该频段的阻抗带宽。仿真结果表明,天线在3维尺寸35 mm×35 mm×2 mm条件下实现了N78(3.4~3.6 GHz)和N79的双频段覆盖。

基于1/4和1/8模双层基片集成波导的小型化差分滤波器

提出了一种四分之一模和八分之一模的双层基片集成波导结构,设计并制作了一款小型化的差分滤波器。引入了一种切角,不仅可以扰动频率,而且提高了共模抑制效果。利用缺陷地结构,引入了源和负载耦合,滤波器在通带两侧产生了3个传输零点,增加了频率的选择特性。滤波器的中心频率为9.63 GHz,3 dB带宽为70 MHz,带内插入损耗小于2.27 dB,共模抑制达到30.6 dB。仿真和测试结果基本吻合。

基于1/4模基片集成波导的单馈电小型圆极化天线

1/4模基片集成波导可等效为由两个磁壁和一个电壁组成的等腰直角三角形波导.采用基于等腰直角三角形波导的空腔模式法分析了1/4模基片集成波导,得到了横电波模和横磁波模的表达式.基于1/4模基片集成波导设计了一种单微带馈电的平面小型圆极化天线.仿真结果表明:该天线可以实现右旋圆极化,且具有6.18dBic的高增益和3.44%的3dB轴比带宽.

一种LTCC小型化双重折叠1/4模基片集成波导滤波器设计

提出了一种新型基于低温共烧陶瓷技术的双重折叠四分之一模基片集成波导谐振腔结构,并利用该谐振腔设计了一种垂直排布腔体的两阶滤波器。由于采用了LTCC技术、半模技术以及折叠技术,滤波器的尺寸得以大幅减小,与原始腔体相比,面积减小了大约93.75%。滤波器工作在1.55GHz,插入损耗1.2dB,回波损耗小于-11.5dB,性能较好。

基于1/4模基片集成波导子阵列天线设计

本文对由等腰直角三角形波导实现的1/4模基片集成波导进行了研究。采用基于等腰直角三角形波导的空腔模式法分析1/4模基片集成波导。文中基于1/4模基片集成波导设计了两种圆极化天线,并对这两种天线子阵的性能进行了比较。仿真结果表明文中提出的两种天线均具有很好的圆极化辐射特性。基于两个1/4模基片集成波导单元的圆极化天线和基于四个1/4模基片集成波导单元的圆极化天线,可广泛用于不同的应用需求。

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.

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(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。

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。

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。

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。

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。

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。