基片集成波导

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宽带基片集成裂缝波导空间功率合成器

（Ｉ）ｎｒｖｌｇｗａｅｔｃｎｌｇｅ．ＴｈｅｕｔｈｗｈｔｉｓｒｌｔｅｂｎｗｉｔｓｍｏｅＳＷａｄｔａｅｉ — ｖｅｈｏｏｉｓｎｅｒｓｌｓｓｏｔａｔｅａｉａｄｄｈｗａｒｖ
骆新江ｈ官陈宏江吴景峰伯然
（州电子科技大学天线与微波实验室，州，１Ｏ８杭杭３０１）（中国电子科技集团公司第十三研究所，家庄，５０１石００５）
２０ —３１０９０ —７收稿，０９０—６收改稿２０—５１
ｔｎ３，ｉｓｐｒｃｓｅｉｉｎｏｃｉｆｉｉｎｃｒｍｐｏｖｄ，ａｔｉｅ，ｗｅｇｈｎｈａ０ｔｏｅｓｐｒｃｓｏｎａｄｐｒｄｕｔｏｎｅｆｃｅｙｗｅｅｉｒｅｎｄｉｓｓｚｉｔａｄｐｒｄｔｏＯＳｒｌｏｒｄｅｏｕｃｉｎｃｔｗｅｅａｓｅｕｃｄ．
术和基片集成波导（Ｉ）术，制出了轻便的宽带基片集成裂缝波导空间功率合成器，的相对工作带宽可达ＳＷ技研它到３％以上，工工艺为传统的平面工艺，尺寸、量和加工成本大幅减小，工精度和生产效率大幅提高。Ｏ加其重加
关键词：率分配器；功率合成器；片集成波导；空间功率合成功基中图分类号：ＴＮ７３文献标识码：Ａ文章编号：００３１（０００ — ２４０１０ — ８９２１）２０４ — ３

基于基片集成波导的巴特勒矩阵馈电网络

基于基片集成波导的巴特勒矩阵馈电网络文瑞虎;王海彬;李元光;孙学文【摘要】针对传统无线电引信多波束精确探测成本高、功耗大的问题,提出将基于基片集成波导的Butler矩阵作为馈电网络应用于多波束阵列天线中.信号从一个端口输入被平均分配到四个输出端口,同时各个端口之间保持一个恒定的相位差,从而使得波束指向固定角度,不同的输入端口对应不同的相位差从而使得天线阵列波束指向不同的方向.实验结果表明:该馈电网络在工作频段内各输出端口等功率输出,输出端相位差与理论分析一致.%Traditional multi-beam radio fuze has the problems of high cost and high power consumption. In order to solve these problems, the substrate integrated waveguide Butler matrix was used as the multi-beam array antennas' feed network. Signals were input from one port and divided equally into four output ports,and there was a constant phase subtraction among the outputs so that the beam could point to a fixed direction. When the signal input was from different port,the outputs had a different phase subtraction so that the beam pointed to the different directions. The test results showed that, in the work band, the signals were output equally from different ports and the output phase subtraction well matched with the theoretical analysis.【期刊名称】《探测与控制学报》【年(卷),期】2011(033)005【总页数】6页(P29-33,40)【关键词】多波束天线;Butler矩阵;基片集成波导;馈电网络【作者】文瑞虎;王海彬;李元光;孙学文【作者单位】机电动态控制重点实验室,陕西西安710065;西安机电信息研究所,陕西西安710065;机电动态控制重点实验室,陕西西安710065;西安机电信息研究所,陕西西安710065;西安机电信息研究所,陕西西安710065;西安机电信息研究所,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TN711.30 引言将多波束天线［1］应用于无线电引信探测技术，可以实现对目标的精确探测，达到高效毁伤。

K波段基片集成波导带通滤波器的设计

模式的电磁波【。
贵、制作难度高等缺点。基片集成波导，作为一种
新型的导波结构，具有与传统波导相似的传输特性，
２带通滤波器的设计
在微波系统中，电抗元件的基本结构都是利用
同时具有低插损、低辐射、高品质因素、易于加工
文章利用基片集成波导技术设计了一种Ｋ波段带通滤波器，其中心频率为ｌ．Ｈ，相对带宽为７４％，插损９Ｇｚ４．８
小于１Ｂ，该滤波器具有体积小、重量轻、易于加工和集成等优点。ｄ关键词：基片集成波导（Ｉ）ＳＷ；Ｋ波段；滤波器
中图分类号：Ｔ１Ｎ７３文献标志码：Ａ
１）带通滤波器模型到低通等效原型的转换
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
…２０］－’ 【ｌ。．４ —Ｊ４Ｉ
＿一
ｇ０＂
Ｉ一（Ｚ２）ｌ
、。
式中：
。、
、
、
是频率在、ｑ、
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
金属通孑实现的，本结构和等效电路如图２示。Ｌ基所
卜＿＿
田
ａ）截面图
ｂ）俯视图ｃ）等效电路
图２金属通孔结构及其等效电路
图Ｉ基片集成波导结构
常量璧兰璧兰竺的呈／统金矩波带滤器设方和的属形导通波的计法１＂传矩金波其等效宽度可用下式近似表示［】类似， …～一形属导菜 … ～～一磊。～茎６：一 ” ’ “

基片集成波导带通滤波器的设计

Ｄｅｉｎｏｕｓｒｔｎｅｒｔｄｗａｅｕｄ（Ｉ）ｂｎｐｓｌｅｓｓｇｆｓｂｔａｅｉｔｇａｅｖｇｉｅＳＷａｄａｓｆｔｒｉ
ＷＵａ－ａｇＤＩＲａｇｊｎＷＵｏｇＸｉｎｌｎ，ｉＮＧｎ－ａ，ｉＱｉｎ
（ｃｏｌｏｅｔｏｉｉｎｃｎｄＴｅｈｏｏｙ，ＡｎｈｉＵｎｖｒｉｙ，Ｈｅｅ３０９，ＣｈｉａＳｈｏｆＥｌｃｒｎｃＳｅｅａｃｎｌｇｃｕｉｅｓｔｆｉ２０３ｎ）
ＡｂｔａｔＴｈｕｓｒｔｔｇａｅｖｇｉｅｔｃｎｑｅｍａｅｏｓｂｅｔａｏｌｔｉｃｉｉｃｕｓｒｃ：ｅｓｂｔａｅｉｅｒｔｄｗａｅｕｄｅｈｉｕｋｓｉｐｓｉｌｈｔｃｍｐｅｅｃｒｕｔｎｌ — ｎｔａｄｎｌｎｒｃｒｕｔｙｒｎｉｏｓｎｅｔｎｕａｖｇｉｅｒａｒｃｔｄｉｌｎｒｆｒｓｎｉｇｐａａｉｃｉｒ，ｔａｓｔｎ，ａｄｒｃａｇｌｒｗａｅｕｄｓａｅｆｂｉａｅｎａｐａａｏｍｕｉｇａｉｓａｄｒｒｎｅｉｃｉｂａｄｎｔｉａｅ，ａｆｔｒｄｓｇｅｈｄｄｒｖｄｆｏａｓｎｈｓｓｔｃｎｑｅｔｎａｄｐｉｔｄｃｒｕｔｏｒ．Ｉｈｓｐｐｒｉｅｅｉｎｍｔｏｅｉｅｒｍｙｔｅｉｅｈｉｕｌｕｉｇｔｅｍｅａｌｉｐｒｇｉｒｓｎｅ．Ｏｎｘｍｐｅｉｉｅｓｎｈｔｌｃｄａｈａｍｓｐｅｅｔｄｉｅｅａｌｓｇｙｎ，ａｄｔｅｒｓｌｂｕｒｃｌｓｍｕａｎｈｅｕｔｙｎｍｅｉａｉｌ— ｔｎｏｈａｉｏｎｏｔＨＦＳｓｏｈｔｔｉｐｒａｈｉｅｓｂｅｉｎｔｅｂｓｓｆｏＡｓｆＳｈｗｓｔａｈｓａｐｏｃＳｆａｉｌ．Ｋｅｒｓｓｂｔａｅｉｔｇａｅｖｇｉｅａｄａｓｆｔｒｌｎｒｃｒｕｔｙｙｗｏｄ：ｕｓｒｔｎｅｒｔｄｗａｅｕｄ；ｂｎｐｓｉｅ；ｐａａｉｃｉｌｒ

单层平面基片集成波导双通带滤波器的仿真研究

第３期２１年６月０２
中鼋舛譬限碍Ｉ鼋；研宪瓤
ＪｕｎｌｏＡＥＴｏｒａｆＣＩ
Ｖｏ．１７Ｎｏ．３
Ｊｎ２１ｕ．０２
单层平面基片集成波导双通带滤波器的仿真研究
申凯，雷坚。王，
２空军９
１２０；０１０
（．军装备研究院地面防空装备研究所，１空北京３兰州军区６０６部队，肃张掖．８４甘４空军９６２部队，．３８北京
７４０３００；
Ａｂｓｒｃｔａｔ：Ａｉｇｅｌｙｒｄｌｐａｓａｄｆｔｒｂｓｄｏｕｓｒｔｎｅｒｔｄｗａｅｕｉｓｐｏｏｅｓｎｌ —ａｅｕａ— ｓｂｎｌｅａｅｎｓｂｔａｅｉｔｇａｅｖｇｄｅｉｒｐｓｄ．Ｔｈｉｅｉｔｓｃｍｐｓｄｏｉａｏｃｌｆｌｅａｉｉｓｆｌｒｉｏｏｅｆｓｘｃｎｎｉａｏｄｄｃｖｔｅ．Ｔｈｕ１ｐｓｂｎｄｆｌｅｓｉｌｍｅｔｄｂｏａｉｇａｅｅｄａ．ａｓａｔｒｉｍｐｅｎｅｙｌｃｔｎｉｐｉｆｔａｓｓｉｎｚｒｓｉｈａｓｎａｒｏｎｍｉｓｏｅｏｎｔｅｐｓｂａｄ，ｗｈｃｉｉｅｈａｓａｄｏｏｖｎｉｎｌｂｎｐｓｉｅｎｒｉｈｄｖｄｓｔｅｐｓｂｎｆｃｎｅｔａａｄ－ａｓｆｌｒｉ — ｏｔｔｗｏｐｎｓｏｔａ．Ｔｈｉｌｔｄｉｅｔｏｏｓｓａｅ１６Ｂａｄ１３ｄＢ．ｒｔｒｏｓｓａｅｂｔｒｔａ４ｄＢｅｓｍｕａｅｎｓｒｉｎｌｓｅｒ．８ｄｎ．ｅｕｎｌｓｅｒｅｔｈｎ２ｅ

一种新型基片集成波导合成器的设计

收稿１期：００— ４—０３２１０６
如图１所示，Ｉ由上下两个金属导体层和中ＳＷ
作者简介：国强，１８张男，９３年生，助理工程师（硕士）研究方向为射频．Ｒ组件的设计。，ｒ／
第３期
张国强：种新型基片集成波导合成器的设计一
１引言
在现代相控阵雷达系统中，／ＴＲ组件作为核心部件而广泛采用。组件对元器件的基本要求就是小型化、易集成。传统的矩形波导具有结构简单，功率容量大的优点，带电路具有体积小、集成的特微易
点。但是，这两种器件的过渡往往需要设计复杂的波导一带转换结构来实现，就势必造成机械加微这工难度大，成本高等问题 … 。
第３９卷第３期（总第１３期）５
２１００年９月
火控雷达技术
ＦｉｅＣｏｍｌＲａａｃｎｌｇｒｎｆｄｒＴｅｈｏｏｙ
Ｖ１３ｏ３Ｓｒｓ１３ｏ．９Ｎ．（ｅｅ５）ｉ
Ｓｐ．２０１ｅ０
一
种新型基片集成波导合成器的设计
ｔｍｓｉ２ｄｎｔｄｎａｅｒｔＳｕｌｓｓ－ＢａｄｓｎｉｇｗｖｉＷＲ）ｉ１２．ｏ０ａａｏ（ｓ．５Ｋｙｏｄ：ａｂｎ；ｕｓａｅｉｅｒｔｄｗｖｇｉｅ（Ｉ；ｉｅｓｎｐｒｍｔｓｅｗｒｓＫ —ａｄｓｂｔｔｎｇａａｅｕｄＳＷ）ｄｓｒｏａａｅｒｒｔｅｐｉｅ

基于基片集成波导(SIW)的低副瓣阵列天线设计

（ｉｎＥｅｔｎｃＥｇｎｅｎｅａｃｓｔｔ，ｉｎ７０Ｏ）ＸｌｒｉｎｉｅｒｇＲｓｒＩｔｕＸ１１０ａｃｏｉｅｈｎｉｅａ
ＡｓａｔｕｓａｔｒｅａｅｕｄＳＷ）ｉｐｉａｇｅｔｔｎｉｎｄｅｏｉｗｉｓｒｏｓｎａｙａ — ｂｔｃ：Ｓｂｔｔｉｅａｄｗｖｇｉｒｒｅｎｇｔｅ（Ｉｓａｄｒａａｔｔｕｓｏｅｔｎｌｓｄｅｓｂｅｏｔｔｌｎｉｏａｌ
Ｋｅｗｏｄ：ｓｂｔａｅｉｔｇａｅａｅｕｄＳＷ）ｙｒｓｕｓｔｎｅｒｔｄｗｖｇｉｅ（Ｉ；ｍｕｔｂａａｔｎａｌｔｒａｎｅｎｒｌ — ｅｍｎｅｎ；ｓｒｙａｔｎａｉｏａ
１引言
基片集成波导（Ｉ技术是近几年提出的一ＳＷ）
ｒｃｔｏｉａｉｎ．ＡＫｕ— ａｄｌｗｉｅｏｅａｒｙａｔｎｎｔ０一ｌｍｅｈｎｅｄｉｅｉｎｄｂａｅｎＳＷｅｈｉｕ．ｂｎｏｓｄｌｂｒａｎｅａｗｉ２ｅｅｎｔｓｕｔｆｅｓｄｓｇｅｓｄｏＩｔｃｎｑｅｈ
宽内，ＶＷＲ＜１５，以实现一２ｄ以下副瓣电平及高于１．ｄ其Ｓ．可７Ｂ８７Ｂ的增益。此天线应用了改进
的维尔瓦迪辐射单元，效抑制了单元间的互耦，功分器经过仔细设计达到了良好的带内功分比有其
例一致性。关键词：片集成波导；基多波束天线；隙阵列天线缝中图分类号：Ｎ２．Ｔ８１８文献标志码：Ａ文章编号：０８８５（０１Ｏ－９－４１０ —６２２ｌ）１０１０

半模基片集成波导(HMSIW)三分贝功率分配器

ＬＵＢｎ，ＨＧｅ，ＨＥｉｉ，ＡＧｎ－ｎＩｉｇＯＮＷｉＣＮＪ－ｎＴＮＨｏｇｊｘｕ
（ｔｔＫｙＬｂｆＭｉｉｅｒＷｖｓＤｐｒｎｏＲｄｏＥｇｎｅｉ，ｏｔｅｓＵｉｒｔ，ａｇ２０９，Ｃｉ）Ｓａｅｅａ．ｏｌｍｔａｅ，ｅａｔｔａｉｎｉｅｒｇＳｕｈａｔｎｖｓｙＮｎ１０６ｈｎｌｅｅｆｍｎｅｉａ
ｄｖｄｒｉｉｅ
引言
矩形波导作为一种有效的传输线结构被广泛地用于微波和毫米波系统，优点是损耗小、其Ｑ值高，
缺点是较难与平面电路集成，而且对加工精度要求
导致尺寸偏大。最近，在文献［０中提出了一种新１］的导波结构：模基片集成波导（ＭＳＷ）半ＨＩ。与基片集成波导技术相比，结构在采用相同生产工艺的新条件下，在尺寸上获得了近５％的缩减，时性能０同
半模基片集成波导（ＨＭＳＷ）Ｉ三分贝功率分配器
刘冰洪伟陈继新汤红军
（南大学毫米波国家重点实验室，京２０９）东南１０６
摘
要：基片集成波导（Ｉ具有损耗低、ＳＷ）性能好、于集成等优点，为一种新型的导波技术已经被广泛地易作
ｂｅｎｗｉｌｅｎｔｅｉｎｏｎｔｇａｅｃｏｖｎｉｉｔｒｃｒｕｔ．Ｈｏｖｒ，ｔｉｅｏＷｙｅｏｈｅｅｄｅｙｕｓｄｉｈｅｄｓｇｆｉｅｔｄｍｉｒｗａｅａｄｍｌｍｅｅｉｃｉｓｒｌｗｅｅｈｅｓｚｆＳＩｍａｂｙｎｄｔ

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High Q-factor Low Insertion Loss High Power Handling Capacity High Performance Bulky, Heavy, Costly Not easy to be integrated with planar circuits
A recently proposed guided wave structure
2.对基片集成波导与矩形波导等效的分析
SIW的等效宽度a’
a
'
2a
ctg 1
w
4a
ln
w 4R
矩形波导壁表面阻抗
s 0
SIW 壁表面阻抗容性
s jx
SIW壁表面
阻抗感性s jx
矩形波导壁
表面阻抗 s 0
矩形波导和SIW俯视图的一半中的电力线和磁力线 (a图表示R<W/4, b图表示R>W/4)
并矢格林函数可方便的在谱域用以下公式描述：
GFREE (r, r ')
j
4
n
0
dk k
参见戴振铎的《电磁理论中的并矢格林函数》
[
M
n
(k
,
k0
z
,
,
z)Mn (k k0z k2
,
mk0
z
,
',
z
')
Nn
(k
,
k0z
,
,
z)Nn (k k0z k2
,
mk0 z
,
',
z
') ]
(2-1)
z z (r r ')
1.基片集成波导结构的实现方法及其分类
微波毫米波电路的发展趋势：小型化、高度平面集成。传统金属波导优点：损耗小、Q值高、功率容量大。
缺点：体积庞大，难于与其它微波、毫米波电路平面集成，更难实现小型化，而且加工难度和成本都比较高。
微带等平面传输线缺点：传输损耗大、辐射干扰强，品质因数低，因而采用它所设计制作的各种微波毫米波电路的一些关键性能指标不如波导元器件，而且在很多场合无法替代波导元器件。
其中
k0
n
(k
,
,
)
Jn (k )e jn
H
2 n
(k
)e
jn
u0
k0z k02 k2
rzz
(2-3)
对于方程(2-1)针对z>z’区域取上面的符号，针对 z<z’区域
图2全模基片集成波导演化为半模基片集成波导示意图
1.基片集成波导结构的实现方法及其分类
图3 SIW与HMSIW的主模图
2.对基片集成波导与矩形波导等效的分析
连续的金属壁被分成很多段
s0
j0W
4
ln
W 4R
图2-7 连续的金属实体壁通过间隙W被分成很多段
从上式可以看出，在准静态情况下，当R=W/4时金属圆柱形成的电壁其表面阻抗为0，跟实体电壁情况一样；当R>W/4时金属圆柱形成电壁其表面阻抗为容性；当 R<W/4时金属圆柱形成的电壁其表面阻抗为感性。
3.对基片集成波导结构的数值分析
基片集成波导结构的分析方法：
散射层叠法、
边界积分谐振模式展开法(Boundary IntegralResonant Mode Expansion)—简称BI-RME法、时域有限差分法(FDFD)、传输线模型法、矩量法。共性：针对Floquet周期结构采用模式扩展的方法来分析的。即这些方法都是针对基片集成波导的金属柱来求其传播特性的。这些实际装置的设计主要取决于求解单元数量的多少。当对电大尺寸求解时要占用大量的计算时间和存储空间。关于积分谐振模式展开法和频域有限差分法已有文献作了详细讨论，我们着重介绍金属柱的散射层叠法。
w
金属面
介质基片 ε
图1 基片集成波导结构图
金属通孔
第15讲基片集成波导
一基片集成波导的传播特性
1.基片集成波导结构的实现方法及其分类 2.对基片集成波导与矩形波导等效的分析 3.对基片集成波导结构的数值分析 4.基片集成波导电磁传输特性
About Guided Wave Structures
k02
3.对基片集成波导结构的数值分析
M n (k , k0z , , z) ，Nn (k , k0z , , z)是圆柱矢量本征函数，
定义如下： M n (k , k0z , , z) (n (k , ,)e jk0zz z) Nn (k , k0z , , z) (n (k , ,)e jk0zz z) / k (2-2)
此外，由于基片集成波导是一种类似于普通金属波导的准封闭平面导波结构，它除了具有类似于微带传输线的平面集成特性外，几乎严格消除了由于辐射和基片中的导波模引起的电路中不同部分的相互干扰。
1.基片集成波导结构的实现方法及其分类
它与传统矩形波导不同的特点在于：它与有源器件的兼容性好，便于平面集成及小型化，具有体积小、重量轻、装配简单、加工容易和成本低等传统波导所没有的优点。可以用来设计很多高Q值、低损耗的平面微波毫米波电路。
1.基片集成波导结构的实现方法及其分类
基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide 缩写为 SIW)：是一种在介质基片上采用印刷工艺实现的新型微波、毫米波导波结构。
这种波导是一种平面传输线，同时它又具有与传统金属波导相似的传播特性，因而兼有了金属波导传输损耗小、 Q值高等优点同时一、通过端口给基片集成波导馈电
图4 SIW结构 (a)波导端口 (b)同轴端口
3.对基片集成波导结构的数值分析图2-5 同轴和波导端口的坐标系
3.对基片集成波导结构的数值分析
下面我们推导用散射层叠的方法推导平行板波导的磁
场并矢格林函数。对一个单元(r=r’)激励信号的自由空间
Be Easy Integrated High Density Layout Low Q-factor High Insertion Loss for high f Moderate Performance
Substrate Integrated Waveguide (SIW)
基片集成波导
一基片集成波导的传播特性
应用：可以用来设计各种高Q值的无源器件，诸如转换器、滤波器、环形器及天线等，同时可将基片集成波导元件与有源器件结合，设计各种高性能的有源电路，广泛地应用于微波及毫米波电路中。
1.基片集成波导结构的实现方法及其分类
电壁：电场切向分量为零的平面，相当于理想导体导电平面磁壁：磁场切向分量为零的平面，相当于理想导磁平面