基片集成波导

摘要： 为了满足第五代移动通信的高速率工作要求,设计了一种应用于5G毫米波的高增益宽带基片集成波导缝隙天线。通过在基片集成波导腔体内刻蚀双倒“L”和“十”字型缝隙,实现天线谐振工作频率为28.07 GHz,回波损耗S_(11)≤-10 dB工作带宽达到4.36%(27.38~28.60 GHz),中心工作频率处增益为9.42 dBi。对天线样机进行回波损耗测试,测试结果与仿真结果比较吻合。与传统金属腔体缝隙天线相比,该天线频带宽、辐射性能良好、结构简单加工成本低,易于与平面毫米波电路集成,具有良好的应用前景。

摘要： 双波束天线是指天线向空中辐射的电磁波由两个波束组成,每个波束覆盖一定的空域,从而同时满足对两个方位的覆盖需求。通过双波束天线优秀的覆盖特性,在覆盖上做到精细控制,减少过覆盖、多重信号重叠造成的各种优化困难,提高容量。论文基于基片集成波导技术和共面波导馈电技术,展宽天线的阻抗带宽,设计了一款工作频率在13.4GHz~15GHz频段内的背腔缝隙天线,通过开W形缝隙,天线在13.4GHz~14GHz频段内产生双波束辐射特性,天线在主波束方向上最大增益达到7.5dBi。

摘要： 差分线和基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)结构由于各自显著的优势,在毫米波系统中得到广泛研究和应用。为了实现毫米波系统高度集成化,提出一种新型毫米波段差分线转基片集成波导结构。为实现工程系统中的通用性,差分线的输入端与射频前端的输出端呈一定夹角,这将导致共模噪声增大,插损恶化,结构体积增大,匹配结构的设计难度增大。通过差分线的过渡结构转角设计以及SIW结构的模式转换设计,在结构上实现了45°夹角的差分传输线输入、射频前端垂直输出,在性能上实现了转换结构的高共模噪声抑制比。对该转换结构进行了建模分析和加工测试,在68~80 GHz频段内,输入、输出端口的回波损耗高于10 dB,插入损耗低于3.39 dB。

摘要： 在微波电路系统中,电磁波由一种传输介质进入另一种传输介质所带来的不连续性等问题会极大地影响系统的传输性能,这一直是设计微波电路所要关注的重点问题.当电磁波频段进入毫米波和太赫兹频段之后,如何实现电磁波从金属矩形波导接口到介质基板的高效、低损耗传输,是实现毫米波太赫兹通信系统的关键所在.本文设计了一种基于低温共烧陶瓷的基片集成波导-矩形波导过渡结构,通过阶梯渐变结构来改善传输性能、拓展带宽,并在此基础上设计了用于馈电网络的一分二过渡结构,引入空腔结构来降低损耗并拓展带宽.这两种结构都具有结构简单、易于加工的特点,可在W波段或D波段实现良好的传输特性,具备一定的频带普适性.在频率较高的D波段加工制作了测试基板,测量了其传输特性以验证该结构的实用性,其测试结果表明:该基片集成波导过渡结构可在126—149 GHz或112—139 GHz的频带内实现良好的传输特性;一分二过渡结构可在132—155 GHz的频带内实现良好的传输特性.

摘要： 为提高阵列天线的抗干扰能力,设计实现了一种Ka波段的8×8低剖面低副瓣小型缝隙阵列天线。天线通过双层基片集成波导结构实现低剖面与小型化;利用渐变式斜极化缝隙单元与对折反向式一分八不等分威尔金森功分器实现了切比雪夫分布,从而抑制副瓣电平(SLL)。仿真结果表明,该天线S_(11)<-10dB的阻抗带宽约5%,工作频带36~38GHz内增益23.3dBi,水平方向SLL低于-20.2dB,垂直方向SLL低于-22dB,阵列尺寸为6.4λ_(0)×6.4λ_(0)×0.14λ_(0)。

摘要： 为了满足C波段卫星通信系统的应用需求,提出了一种具有小型化与高选择性的双频带通基片集成波导滤波器.滤波器第一通带由蚀刻在四分之一模基片集成波导腔顶层的L型谐振槽提供,第二通带由新型左右手结构提供.其中L型谐振槽可以充当四分之一波长谐振器,激励腔内基本模式产生低频处的响应;新型左右手结构较传统结构增大了叉指电容值,降低了谐振频率.通过仿真优化和测试,双频带通滤波器的中心频率为3.9 GHz和6.2 GHz,相对带宽为3.3%和2.1%,通带之间的衰减优于70 dB,且在通带外存在三个传输零点,具有良好的频率选择性.表明了所提滤波器具有体积小、选择性高的特性,非常适合集成于卫星通信前端系统中.

摘要： 近年来广泛用于雷达设计的相控阵天线,正朝着宽带、高噪声抑制等高性能方向发展。为满足这一发展需求,该文对基片集成波导(SIW)差分传输特性进行了研究,基于差分SIW功分器设计了一款高共模抑制差分1×4天线阵列,该阵列具有良好的宽带匹配和端射特性,实现了低交叉极化和低旁瓣电平,能够有效降低外部噪声干扰,提高通信质量。基于此设计理论对差分渐变槽天线阵进行了实际加工与测试,证明测试与仿真结果吻合良好。

摘要： 为展宽圆极化天线的轴比波束宽度,并保持天线的低剖面和小型化,基于基片集成波导结构设计了一种环形缝隙天线。该天线由一个准方形基片集成波导腔、一个蚀刻在顶层的八边形环形缝隙和四个阶梯形微带短截线组成。首先对方形环缝隙天线的电场和等效磁流分布进行了分析,发现方形缝隙边长的电长度是影响3 dB轴比波束宽度的主要因素;通过在缝隙中引入短截线和对方形缝隙切角,能有效地调整该电长度。天线实测的3 dB轴比波束宽度在xoz和yoz面分别为220°和178°,在边射方向的主极化增益为6.42 dBi,适合用作导航系统的便携式终端天线。天线的尺寸为0.47λ_(0)×0.47λ_(0)×0.029λ_(0),其中λ_(0)为中心频率5.67 GHz的自由空间波长。

摘要： 提出了一种基于复合左右手材料的平衡式圆柱共形漏波天线。天线单元由圆柱共形介质波导构成,通过在波导上表面蚀刻矩形缝隙槽结构,在引入串联电容的同时实现电磁波能量的连续泄漏,从而得到所需要的辐射特性。同时在波导结构中采用金属化通孔,引入并联电感,实现了电磁波的左手传输特性。所设计的天线在平衡频点15.6 GHz处具有良好的边射特性。所提出的复合左右手漏波天线的阻抗带宽为4.3 GHz(13.5-17.8 GHz),在天线阻抗带宽范围内天线主波束可以从-57°连续扫描到+30°。

摘要： 针对微波滤波器小型化、高性能的应用需求,首先分析了单腔双模和双腔单模谐振器组合型滤波器等效耦合拓扑的特性,然后提出了三种双层单腔双模和双腔单模基片集成波导谐振器组合的带通滤波器结构,它们等效为盒型耦合拓扑,但具有不同的对角交叉耦合路径.两个单模谐振器位于上层介质板,并分别与输入输出馈线相连;双模谐振器位于下层介质板,并通过中间金属层上的槽线与单模谐振器耦合.详细分析了旁路耦合、磁耦合和频变耦合提供对角耦合路径时,滤波器特性及传输零点位置的可控性.最后设计了两个中心频率为7.5 GHz、带宽为240 MHz的带通滤波器,并进行加工和测试.测试和仿真结果一致性较好,验证了双层单腔双模和双腔单模基片集成波导滤波器结构的可行性.

摘要： 基于基片集成波导双通带滤波器的设计原理,设计了一种新型的双通带滤波功分器.利用基片集成矩形谐振腔(Substrate-Integrated Rectangular Cavities,SIRCs)在模式TE101,TE102下谐振来分别构造滤波功分器的两个工作频带,第一频带工作模式为TE101,第二频带工作模式为TE102.利用两个工作频带的外部品质因数之比与耦合系数之比来设计对应端口及耦合窗口的位置和尺寸,即可使两个通带参数同时达到设计要求.本文设计的滤波功分器第一工作频带中心频率为7.5GHz,带宽为0.3GHz,相对带宽△1为4.11％;第二工作频带中心频率为11.7GHz,带宽为0.6GHz,相对带宽△2为5.1％,具有低损耗、体积小、重量轻、和微带线易于集成等优点.

摘要： 采用双层基片集成波导(SIW)实现四通带滤波器.设计中采用SIW腔体,利用微扰通孔调节TE101的谐振频率,同时分离简并模式TE201、TE102.该滤波器采用垂直堆叠的两个SIW谐振器,通过接触面上的槽线实现耦合,加上槽线的谐振模式,通过多种模式的耦合形成四通带.与平面结构的混合耦合SIW滤波器相比,具有更小的尺寸.介质基板采用的是Rogers5880,该滤波器具有结构紧凑、体积小、重量轻、容易加工和集成等优点.

摘要： 本文介绍了一种Ku波段基片集成波导环行器.该环行器主要由基片集成波导、铁氧体中心结区和匹配段组成.仿真设计结果显示该环行器工作的中心频率在15.5GHz,在13.7GHz-17.3GHz的范围内,隔离度和回波损耗均小于-20dB,插入损耗小于-0.1dB,相对带宽为23％.文章给出了基片集成波导环行器的设计要点,并对其峰值功率容量和后续实现工艺问题进行了讨论.

摘要： 本文设计了一种Ku波段基片集成波导多波束天线,它采用Rotman透镜作为馈电网络,运用准光学技术替代大量移相器,获得多波束扫描,并且使电路变得简单,减少了体积和重量.实际设计的Rotman透镜多波束天线具有5个波束口和7个基片集成波导缝隙天线单元组成的天线阵列,在工作频率为12GHz下实现了5个波束扫描的功能,所设计的波束指向分别为-20°,-10°,0°,10°和20°.

摘要： 通过采用基片集成波导构建W波段环行器,实现了环行器的小型化、集成化和高性能.基片集成波导与铁氧体中心结相连并以满高度铁氧体为中心呈120°对称,输入输出采用50Ω微带线,微带线和基片集成波导之间采用直线渐变微带线进行阻抗匹配.最终得到了在93.11GHz～95.11GHz范围内,回波损耗和隔离度大于-20dB,插入损耗小于-0.41dB,正六边形边长仅3.04mm的环行器.

摘要： 本文设计了一款基于基片集成波导的小型化双工器.双工器由两个带通滤波器并联构成,公共部分采用微带T型枝节.和传统的利用半模、四分之一模矩形谐振器设计滤波器相比,本文中通过在三分之一模三角形谐振器上加载缺陷地结构的方法能够使得滤波器的尺寸更小.为了验证双工器设计的有效性,对该设计模型进行了实物加工,实测结果能够和设计值保持较好地吻合.

摘要： 提出了一种基于平面基片集成波导喇叭馈电的带状金属栅漏波天线.通过采用金属通孔矫正技术,喇叭口径具有几乎一致的相位分布,同时平面喇叭能够与漏波天线在同一介质板上实现,因此这种馈电结构的漏波天线具有良好的阻抗匹配特性.仿真结果表明,本文设计的天线在15.3～17.4GHz频段范围内反射系数低于-10dB,相对带宽约为12.9％.同时,与理想波导馈电结构相比,该天线的介质损耗小于1dB.

摘要： 本文设计了用于毫米波功率合成的同相功分合成器,其中合路端口采用标准金属矩形波导,功分端口转换为微带形式,且其端口阻抗可以根据有源电路的需要调节设计.功分器采用等相面E面耦合探针实现,采用基片集成波导实现了波导探针的馈电网络,基片集成波导包含可调节结构,可调整阻抗变化网络,拓宽功分器的工作频带.此功分合成器适用于毫米波前端组件.

摘要： 基片集成波导(SIW)既有波导的损耗低、品质因数高、功率容量大的特点,又兼具微带线的低剖面、尺寸小、易于与其它平面电路集成的优点,被广泛应用于微波电路设计之中.为了实现对SIW元器件的测试,必须对SIW元器件进行过渡结构设计.采用HFSS软件仿真设计了一种新型波导-SIW过渡结构.仿真结果表明,其带宽及中心频率为20GHz@220GHz,插入损耗小于1dB.

摘要： 本文设计了一种新型宽带波导基片集成波导(SIW)过渡结构,工作于Ka频段,该结构通过基片与波导结构之间形成两个谐振腔进一步拓宽频带,增加了耦合效果.通过背靠背结构加工测试表明,该过渡结构相对带宽达到17％,在频带31.8-37.8GHz内回波损耗优于13dB,插损小于2.5dB.

摘要： 本发明介质基片特性测量领域，具体为基于波导多谐基片集成振腔法的介质基片测量装置，包括标准W频段金属馈电波导和N个谐振腔；其特征在于，所述N个谐振腔形状为正方形，从左往右呈“一”字排列、其谐振频率按照固定频率间隔依次递减。其测量方法采用矢量网络分析仪通过馈电同轴与标准金属波导的馈电端口进行连接，通过记录下的矢量网络分析仪上的S参数数据，史密斯圆图数据，通过公式对无载谐振频率f110进行计算，然后通过仿真软件HFSS本征模式仿真从f110得到介质的介电常数εr和tanδ的值。本发明提供的装置和方法能够在很宽的一个频带内对介质基片的介电常数和损耗角正切值进行高精度的测量。

摘要： 本发明介质基片特性测量领域，具体为基于波导多谐基片集成振腔法的介质基片测量装置，包括标准W频段金属馈电波导和N个谐振腔；其特征在于，所述N个谐振腔形状为正方形，从左往右呈“一”字排列、其谐振频率按照固定频率间隔依次递减。其测量方法采用矢量网络分析仪通过馈电同轴与标准金属波导的馈电端口进行连接，通过记录下的矢量网络分析仪上的S参数数据，史密斯圆图数据，通过公式对无载谐振频率f110进行计算，然后通过仿真软件HFSS本征模式仿真从f110得到介质的介电常数εr和tanδ的值。本发明提供的装置和方法能够在很宽的一个频带内对介质基片的介电常数和损耗角正切值进行高精度的测量。

摘要： 本发明提供一种基片集成波导器件与基片集成波导滤波器，滤波器包括至少2个基片集成波导谐振腔体组件、表面金属层、底面金属层以及中间金属层，单个基片集成波导谐振腔体组件包括第一介质基片层、第二介质基片层以及金属层，金属层设置于第一介质基片层与第二介质基片层之间，金属层设置有C型缝隙，第一介质基片层、第二介质基片层以及金属层分别对应开设有防止能量泄露的金属过孔，C型缝隙耦合上下层的能量，金属层、相邻金属层以及金属层与相邻金属层之间的介质基片层构成2N分之一模基片集成导波结构。整个基片集成波导滤波器采用合理的堆叠多层结构设置，在保证基片集成波导性能不变的前提下，缩小集成波导谐振腔体体积，有效解决了金属波导的结构尺寸过大，不易集成的问题。

摘要： 本发明公开了一种用于匹配太赫兹波导与基片集成波导的传输互连结构，包括第一矩形馈电波导和介质基板，矩形馈电波导设有第一馈电端口，介质基板与第一矩形馈电波导贴合，介质基板设有具有沿着第一方向延伸的阶梯形的边缘轮廓的第一阶梯槽，位于第一阶梯槽的一侧设有第一金属墙，第一阶梯槽的部分与第一金属墙均对准第一馈电端口，介质基板设有多个金属柱，各金属柱分别在第一阶梯槽的两侧沿第一方向排布。本发明可以实现矩形太赫兹波导到基片集成波导的阻抗匹配与模式转换；由于无需使用四分之一波长短路面，也无需在波导内部额外加工渐变脊结构，容易使用PCB等加工制造工艺制造出来，减少了加工与装配难度。本发明广泛应用于电子技术领域。

摘要： 本发明公开了一种基片集成波导到矩形波导的过渡转换结构，属于微波毫米波电路工程技术领域，包括微波毫米波介质板、设计的金属过孔以及刻蚀的电路图形、矩形波导转换部分，可以用于采用SIW的微波毫米波系统电路中也可用于平面差分线到单端矩形波导的转换中；所述微波毫米波介质板的类型取决于相应的工作频段，形成导波的载体；所述金属过孔及电路图形由相应工艺实现，起到导波以及辐射耦合作用；所述单端矩形波导为标准矩形波导。本发明通过将矩形波导转换成到工作于TE20模的SIW，带宽较宽，相对带宽可以达到40％，转换路径较短，转换损耗低，具有优良的性能，方便地解决了工作于TE20模的SIW的实际测试转接问题，值得被推广使用。

摘要： 本发明公开了一种基片集成波导的制作方法及基片集成波导，首先通过仿真确定介质填充金属波导的相位为第一相位，然后基于所述介质填充金属波导的长度、宽度、高度以及所述第一相位计算确定出用以形成对应场传播模式的第一金属过孔及第二金属过孔的孔径、孔间距及中心连线长度，进一步采用仿真方式对中心连线长度和/或孔间距进行微调，以获得满足基片集成波导的端口相位与所述第一相位一致的各项参数数据，然后再根据这些数据制成基片集成波导。本申请实施例中的技术方案从基础制作材料的相关特性出发，采用相应的方法手段保证最终制成的基片集成波导与理想产品为一致，具有提高基片集成波导产品良品率和适用性的技术效果。

摘要： 本发明提供一种基片集成波导器件与基片集成波导滤波器，滤波器包括至少2个基片集成波导谐振腔体组件、表面金属层、底面金属层以及中间金属层，单个基片集成波导谐振腔体组件包括第一介质基片层、第二介质基片层以及金属层，金属层设置于第一介质基片层与第二介质基片层之间，金属层设置有C型缝隙，第一介质基片层、第二介质基片层以及金属层分别对应开设有防止能量泄露的金属过孔，C型缝隙耦合上下层的能量，金属层、相邻金属层以及金属层与相邻金属层之间的介质基片层构成2N分之一模基片集成导波结构。整个基片集成波导滤波器采用合理的堆叠多层结构设置，在保证基片集成波导性能不变的前提下，缩小集成波导谐振腔体体积，有效解决了金属波导的结构尺寸过大，不易集成的问题。

摘要： 本发明公开了一种基片集成波导到基片集成同轴线的转接结构，包括底层金属层、下层介质基片、中间粘结层、中间金属层、上层介质基片和顶层金属层，中间金属层上设有缝隙结构，缝隙结构包括两条缝隙，中间金属层在两条缝隙之间的部分用于连接基片集成同轴线的金属条带。本发明能够基于多层PCB工艺实现，体积小，实现简单，易于集成。本发明能够在18.9GHz‑32.5GHz的频带范围内具有良好的阻抗匹配特性和较低的插入损耗，实现了53％的相对带宽。

摘要： 本发明公开了一种测量微波毫米波介质基片介电常数的方法，其方法是在同一块介质基片上制作两个不同长度的基片集成波导，在其两端连接有相同的微带一基片集成波导转换器，再通过高频SMA接头与矢量网络分析仪相连，分别用矢量网络分析仪测得其散射参数后，利用转移矩阵的级联方法提取出一段纯的基片集成波导的单次传输参数，并由此获得介质样本的相对介电常数。与现有技术相比，本发明具有如下优点：使介质介电常数测量方法的精确性得以提高，操作简单可靠，测量结果准确。

摘要： 本实用新型涉及毫米波波导转接领域，公开了一种基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide，SIW）到矩形波导的过渡结构，包括从下至上依次设置的基片集成波导、矩形波导；基片集成波导包括介质基板、设置于介质基板的基片集成波导传输结构和耦合槽，耦合槽位于基片集成波导传输结构末端；耦合槽的尺寸小于矩形波导的尺寸，耦合槽的中心与矩形波导的中心重合；矩形波导的内侧壁设置有两个过渡脊，两个过渡脊以耦合槽的中心为原点对称。本过渡结构具有插损小、带宽大的优点，相较于传统SIW转波导结构，可以克服安装偏差带来的短路问题。