基片集成波導傳播特性及濾波器的理論與實驗研究.pdf

1、為適應電子與通信技術飛速發(fā)展的局面，微波毫米波集成電路及系統(tǒng)正在向高性能、低成本、高集成度和小型化方面快速發(fā)展。但是，將微波毫米波系統(tǒng)單片化技術的一個突出的困難是系統(tǒng)中需要的高品質因數(shù)的無源元件，如濾波器、諧振器和雙工器等元件在半導體芯片內(nèi)難以實現(xiàn)。新興的基片集成波導(SIW：Substrate Integrated Waveguide)技術具有高品質因數(shù)、大功率容量、易于加工、造價低和容易集成等優(yōu)點，從而使微波毫米波系統(tǒng)的封裝級單片化

2、成為可能?；刹▽Ъ夹g目前處于剛剛興起的階段，因此有許多理論問題需要研究，有很多應用領域亟待開拓。 本文重點研究了基片集成波導結構的傳播特性并設計和實現(xiàn)了多種新型高性能的基片集成波導濾波器。首次利用頻域有限差分法結合Floquet定理并采用理想匹配層(PML)作為吸收邊界條件對基片集成波導的傳播特性進行了研究，得到了基片集成波導傳播問題的復數(shù)本征解，在毫米波頻段的實驗測試結果和數(shù)值計算結果的良好吻合驗證了方法的正確性和有效性

3、。應用頻域有限差分法結合理想匹配層對二維開放型基片集成波導結構形成的諧振腔的本征值問題進行了分析，從理論上證明了基片集成波導諧振腔的能量泄漏遠小于介質損耗，可以獲得很高的品質因數(shù)。 設計和實現(xiàn)了多種基片集成波導濾波器：共面波導耦合級聯(lián)基片集成波導腔體濾波器、直接耦合級聯(lián)基片集成波導腔體濾波器、底面耦合層疊式基片集成波導腔體濾波器、周期性十字形破損性地結構-基片集成波導腔體濾波器、微帶損性地結構-基片集成波導腔體級聯(lián)濾波器和低阻-

4、高阻短微帶線基片集成腔體濾波器等。這些濾波器在低損耗微波介質基片上用印刷電路板的工藝實現(xiàn)，并給出了仿真結果和測試結果。它們具有良好的濾波特性，并具有高品質因數(shù)、大功率容量、易于加工、成本低和容易集成等優(yōu)點，其中六種濾波器已提交了發(fā)明專利申請。用基片集成波導設計和實現(xiàn)了H面環(huán)形電橋，具有體積小、重量輕、高品質因數(shù)、低損耗、低成本、易于集成的優(yōu)點，可以簡單方便的與SIW天線等SIW器件連接，不會因為不連續(xù)性與轉接而產(chǎn)生輻射、電磁干擾和明顯降