SIW六端口电路的优化设计及应用研究

论文摘要

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SlW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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 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
• 4.4.1 HMSIW 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