毫米波基片集成波导基础元件研究

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现代微波毫米波电路正在朝着小型化,高度集成的平面电路方向发展。传统金属波导虽然具有损耗小、Q值高、功率容量大的优点,但是因为其体积庞大,难以与其它的微波毫米波电路平面集成,难以实现小型化,而且传统金属波导的加工难度大,加工成本高昂。基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)是一种新型的将传统矩形波导与平面传输线相结合的结构。目前已经被广泛地用于微波与毫米波电路中,它具有传输损耗低、微波性能优良、易集成于平面结构等优点。目前SIW技术已经应用于大量的微波元件中,包括衰减器、均衡器、振荡器、功率放大器和移相器等等。本文首先给出了SIW的基础和分析方法,紧接着介绍了空心基片集成波导(Empty Substrate Integrated Waveguide,ESIW)。ESIW是在SIW的基础上提出的,结构与SIW基本相同。但是将传输介质由介质基板换成了空气。传输特性与SIW基本相同,但是损耗更低,品质因数更高。然后在分析传统移相器的基础上,本文设计了一种新型的基于SIW的等长移相器。提出了一种相移曲线线性化的设计方法,融合了现有SIW移相器的优点,避免了相关电路的不足,同时具有以下优点:物理长度相同,相移时仅需调节一个变量,宽频带,相移波动小。接着给出了SIW均衡器的理论基础,然后基于这种理论,分析、设计、展示了一种使用ITO材料的SIW均衡器。使用ITO薄膜作为阻性材料的方式,大大的降低了SIW均衡器的成本。测试结果显示,与仿真结果保持了良好的一致性。最后给出了一种衰减器的基础与分析,设计了一种改进型的宽带SIW衰减器。仿真与测试结果吻合较好。
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