基片集成波導(dǎo)小型化、可重構(gòu)電路及網(wǎng)絡(luò)研究.pdf

1、基片集成波導(dǎo)(Substrate Integrated Waveguide，SIW)是在雙面覆有金屬層的介質(zhì)基片上實現(xiàn)的一種平面集成矩形波導(dǎo)。它具有低剖面、低損耗、低輻射、功率容量大、品質(zhì)因素高等特點，可以和微帶、共面波導(dǎo)等平面?zhèn)鬏斁€有效集成在同一基片上。自2002年由加拿大蒙特利爾大學(xué)吳柯教授等提出以來，各國學(xué)者在基片集成波導(dǎo)的分析理論及應(yīng)用研究方面開展了大量深入的研究，2011年，基片集成波導(dǎo)被著名雜志IEEE Microwave

2、Journal列為改變未來無源和控制器件的十大非凡發(fā)明之首。因此，對基片集成波導(dǎo)開展深入的研究，特別是面向?qū)嶋H需求的應(yīng)用研究，具有十分重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。本論文在現(xiàn)有基片集成波導(dǎo)理論和應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，著重研究其在精確測量、器件小型化、高功率、可切換\重構(gòu)以及電大尺寸系統(tǒng)電路優(yōu)化設(shè)計等方面的關(guān)鍵技術(shù)。本論文的創(chuàng)新性工作可以總結(jié)如下:
　　1.基片集成波導(dǎo)電路的精確測試方法研究:研究了TRL(Thru-Reflect-Li

3、ne)校準(zhǔn)方法，(a)提出了基片集成波導(dǎo)TRL校準(zhǔn)件的設(shè)計準(zhǔn)則，并進行了實驗驗證;(b)提出了一種采用歸一化基片集成波導(dǎo)/微帶線轉(zhuǎn)換器的TRL校準(zhǔn)件的改進方法，降低由于轉(zhuǎn)換器的不一致性帶來的測試誤差;(c)提出窄帶和寬帶兩種基片集成波導(dǎo)匹配負載的設(shè)計方法，這種匹配負載采用吸波材料嵌入基片介質(zhì)的方法來實現(xiàn)，加工工藝簡單，實用性較強。
　　2.小型化、高功率基片集成波導(dǎo)器件的研究:基于低溫共燒陶瓷(Low TemperatureCof

4、ired Ceramics，LTCC)工藝，采用多層折疊的方法，(a)提出基片集成波導(dǎo)延遲線的設(shè)計方法，研制小型化兩位色散型延遲電路。(b)提出基于基片集成波導(dǎo)的平面型高功率Gysel功率分配/合成器（功分器），并通過采用LTCC工藝實現(xiàn)了小型化的設(shè)計;(c)提出一種超小型的基片集成波導(dǎo)立體型Gysel功分器。基于LTCC工藝的基片集成波導(dǎo)電路的研究，驗證了LTCC工藝在基片集成波導(dǎo)實現(xiàn)上的突出優(yōu)勢，為小型化電路提供設(shè)計基礎(chǔ)。
　

5、　3.（半模）基片集成波導(dǎo)開關(guān)和可重構(gòu)電路研究:(a)研究加載微帶開路線的半模基片集成波導(dǎo)電路的特性，提出一種通過加載可切換開路微帶線來控制電路的方法，并對帶寬拓寬的方法進行了研究;(b)研究和比較了加載開路微帶線和短路微帶線情況下半模基片集成波導(dǎo)的傳輸特性，提出一系列單刀單擲(SPST)和單刀雙擲(SPDT)等開關(guān)電路的設(shè)計方法;(c)基于半?；刹▽?dǎo)的電場分布及其阻抗特性，提出一種可在功分器和單刀雙擲開關(guān)之間切換的功能可重構(gòu)電路

6、。基于半?；刹▽?dǎo)的開關(guān)和可重構(gòu)電路的研究，解決了基片集成波導(dǎo)這種單導(dǎo)體傳輸線用于開關(guān)電路設(shè)計等方面的問題。
　　4.電大尺寸基片集成波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究:研究具有電大尺寸的基片集成波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同優(yōu)化、分析與設(shè)計。結(jié)合工程應(yīng)用需求，提出一種緊湊型基片集成波導(dǎo)單脈沖饋電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計方法。(a)在主流有限元數(shù)值計算商業(yè)軟件平臺上，提出基片集成波導(dǎo)電路的高效仿真方法，從而為電大尺寸基片集成波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的仿真設(shè)計打下基礎(chǔ);(b)提出一種金