基片集成波導(dǎo)傳播特性及濾波器的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、為適應(yīng)電子與通信技術(shù)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(shù)的一個(gè)突出的困難是系統(tǒng)中需要的高品質(zhì)因數(shù)的無(wú)源元件，如濾波器、諧振器和雙工器等元件在半導(dǎo)體芯片內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)。新興的基片集成波導(dǎo)(SIW：Substrate Integrated Waveguide)技術(shù)具有高品質(zhì)因數(shù)、大功率容量、易于加工、造價(jià)低和容易集成等優(yōu)點(diǎn)，從而使微波毫米波系統(tǒng)的封裝級(jí)單片化

2、成為可能。基片集成波導(dǎo)技術(shù)目前處于剛剛興起的階段，因此有許多理論問(wèn)題需要研究，有很多應(yīng)用領(lǐng)域亟待開拓。 本文重點(diǎn)研究了基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的傳播特性并設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了多種新型高性能的基片集成波導(dǎo)濾波器。首次利用頻域有限差分法結(jié)合Floquet定理并采用理想匹配層(PML)作為吸收邊界條件對(duì)基片集成波導(dǎo)的傳播特性進(jìn)行了研究，得到了基片集成波導(dǎo)傳播問(wèn)題的復(fù)數(shù)本征解，在毫米波頻段的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果和數(shù)值計(jì)算結(jié)果的良好吻合驗(yàn)證了方法的正確性和有效性

3、。應(yīng)用頻域有限差分法結(jié)合理想匹配層對(duì)二維開放型基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)形成的諧振腔的本征值問(wèn)題進(jìn)行了分析，從理論上證明了基片集成波導(dǎo)諧振腔的能量泄漏遠(yuǎn)小于介質(zhì)損耗，可以獲得很高的品質(zhì)因數(shù)。 設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了多種基片集成波導(dǎo)濾波器：共面波導(dǎo)耦合級(jí)聯(lián)基片集成波導(dǎo)腔體濾波器、直接耦合級(jí)聯(lián)基片集成波導(dǎo)腔體濾波器、底面耦合層疊式基片集成波導(dǎo)腔體濾波器、周期性十字形破損性地結(jié)構(gòu)-基片集成波導(dǎo)腔體濾波器、微帶損性地結(jié)構(gòu)-基片集成波導(dǎo)腔體級(jí)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(zhì)基片上用印刷電路板的工藝實(shí)現(xiàn)，并給出了仿真結(jié)果和測(cè)試結(jié)果。它們具有良好的濾波特性，并具有高品質(zhì)因數(shù)、大功率容量、易于加工、成本低和容易集成等優(yōu)點(diǎn)，其中六種濾波器已提交了發(fā)明專利申請(qǐng)。用基片集成波導(dǎo)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了H面環(huán)形電橋，具有體積小、重量輕、高品質(zhì)因數(shù)、低損耗、低成本、易于集成的優(yōu)點(diǎn)，可以簡(jiǎn)單方便的與SIW天線等SIW器件連接，不會(huì)因?yàn)椴贿B續(xù)性與轉(zhuǎn)接而產(chǎn)生輻射、電磁干擾和明顯降