SIW六端口电路的优化设计及应用研究

摘要

本文研究了基片集成波导(SIW)六端口电路以及半模基片集成波导(HMSIW)六端口电路的设计与应用。 首先，本文研究了SIW结构和HMSIW结构的原理与特性。SIW是一种填充介质的矩形波导结构，它通过集成于一块平面基片中并利用排列的金属孔作为侧壁来实现。由于SIW具有适中的尺寸、低插损、高品质因数(Q值)和抗干扰能力强等特点，因此易于集成到微波和毫米波集成电路中。在SIW基础上发展起来的HMSIW结构不仅保持了SIW结构的这些优点，还具有更小的体积(比SIW减小一半)和更低的成本。如今SIW和HMSIW结构已经被广泛应用于滤波器、耦合器等微波无源器件的设计之中。 其次，本文研究了六端口技术的机理和应用。六端口电路一般由功分器和耦合器等无源器件构成，它可以将射频宽带信号直接解调到基带信号，应用到接收机系统中后能够替代价格昂贵的有源器件，使A/D器件只需工作在基带频率，从而有效减少电路复杂性，降低成本。因此，六端口电路可以为软件无线电通信系统提供一个良好的射频前端。 最后，本文采用SIW和HMSIW结构设计了功分器、耦合器等器件，同时还对中心频率在10GHz的SIW和HMSIW六端口电路进行了仿真和实测。数据分析表明，所设计的六端口电路的仿真结果和实测结果获得了较好的一致。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1基片集成波导和半模基片集成波导的特点和应用

1.2六端口技术介绍

1.3本文的主要内容

2 六端口技术的基本理论及应用

2.1六端口测量技术及应用

2.1.1测量复反射系数

2.1.2测量功率

2.1.3测量传输相位

2.2六端口电路校准技术

2.3六端口接收机技术

2.3.1六端口软件无线电接收机系统

2.3.2六端口接收机技术与传统接收机系统的比较

2.4应用六端口技术的毫米波无线电引信前端

2.5六端口技术其它的应用

3基片集成波导六端口电路优化设计

3.1基片集成波导的设计法则及其等效矩形波导

3.2基片集成波导和微带转换器的理论与实验研究

3.2.1共面形式

3.2.2异面形式

3.3基片集成波导功分器结构设计

3.3.1 SIW功分器理论

3.3.2 SIW H面功分器优化设计

3.3.3 SIW E面功分器优化设计

3.3.4采用阶梯过渡的SIW E面功分器优化设计

3.4基片集成波导定向耦合器结构设计

3.4.1 SIW定向耦合器理论

3.4.2 SIW 3dB定向耦合器优化设计

3.4.3 SIW 10dB定向耦合器优化设计

3.5基片集成波导六端口电路设计与优化

3.5.1 SIW六端口电路结构设计

3.5.2 SIW六端口电路仿真与测量结果分析

3.6六端口结构的输入输出信号分析

3.7本章小结

4半模基片集成波导六端口电路优化设计

4.1半模基片集成波导设计原理

4.2半模基片集成波导与微带线的转换

4.3半模基片集成波导定向耦合器结构设计

4.3.1 HMSIW 3dB定向耦合器优化设计

4.3.2 HMSIW 10dB定向耦合器优化设计

4.4半模基片集成波导功分器结构设计

4.4.1HMSIW E面功分器优化设计

4.4.2采用阶梯过渡的HMSIW E面功分器优化设计

4.5半模基片集成波导移相器的设计与研究

4.6半模基片集成波导六端口电路设计与优化

4.6.1 HMSIW六端口电路结构设计

4.6.2 HMSIW六端口电路仿真与测量结果分析

4.7本章小结

结论和工作展望

致 谢

参考文献

作者硕士期间完成的论文