基片集成波导
宽带基片集成裂缝波导空间功率合成器

( I ) n r v l g wa e t c n l g e . Th e u t h w h t is r l t e b n wi t s mo e S W a d t a e i — v e h o o is n e r s ls s o t a t e a i a d d h wa r v
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 ,1 O 8 杭 杭 30 1 ) (中 国 电 子科 技 集 团公 司第 十 三 研 究 所 , 家 庄 ,5 0 1 石 005)
20 —31 0 90 —7收 稿 , 0 90—6收 改 稿 2 0—5 1
t n 3 ,ispr c s e i i n o c i fiinc r mp ov d,a t ie,wegh n ha 0 t o e spr cson a d pr du ton e fc e y we e i r e nd issz i ta d pr d to OS r lo r d e o uc i n c twe e a s e uc d.
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 : TN7 3 文献标识码 : A 文章 编 号 : 0 0 3 1 ( 0 0 0 — 2 40 1 0 — 8 9 2 1 ) 20 4 — 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

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 9 Gz 4 .8
小于 1 B,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 :T 1 N7 3 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 —J 4I
_ 一
g 0"
I 一 ( Z 2 ) 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

Dein o u sr t n e r td wa e u d ( I )b n p s les sg fs b taeitg a e v g i e S W a d a sf tr i
W U a - a g DI Ra gj n W U o g Xinl n , i NG n - a , i Qin
( c o lo e to i inc ndTe h oo y,Anh iUn v riy,H ee 3 0 9,Chia S h o fElcr ncS e ea c n lg c u i est fi2 0 3 n)
Ab ta tTh u sr t tg a e v g iet c nq ema e o sbet a o lt ic i icu sr c : es b ta ei e r t dwa e u d e h i u k si p s il h t c mp e ecru t n l — n t a dn ln rcr uty rn i o s n e tn u a v g ie r a rc td i ln rf r sn ig p a a ic ir ,ta st n ,a d rc a g lrwa e ud sa efb iae n a p a a o m u i g a i sa d r rn e ic i b a d n t i a e ,af t rd sg eh d d rv dfo as n h sst c nq e tn a d p i td cr ut o r .I h sp p r i e e inm t o e ie r m y t e i e h i u l u ig t em eal ip r g i r s n e . On x mp ei ie sn h t l cda h a m sp e e td i ee a l sgy n,a d t er s l b u rc lsmu a n h e ut y n me ia i l— t n o h a i o n o tH F S s o h tt i p r a h i e sb e i n t eb ss f o A s f S h wst a h sa p o c Sf a il. Ke r s s b taei tg ae v g ie a d a sf t r ln rcr uty ywo d :u s rt n e r td wa e ud ;b n p s i e ;p a a ic i l r
单层平面基片集成波导双通带滤波器的仿真研究

中鼋 舛譬 限碍 I 鼋; 研宪 瓤
J u n lo AE T o r a fC I
Vo. 1 7 No. 3
Jn 2 1 u. 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
12 0 ; 0 1 0
( . 军装备研 究院地 面防 空装 备研 究所 , 1空 北京 3 兰州 军区 6 0 6部 队 , 肃 张掖 . 84 甘 4 空军 9 6 2部 队 , . 38 北京
740 3 0 0;
Absr c t a t:A i ge ly rd lpa s a d f tr b s d o u srt n e r t d wa e ui s p o o e sn l —a e ua— s b n le a e n s b tae i tg ae v g de i r p s d.Th i e i t sc mp s d o i a o c lfl e a iis fl ri o o e fsx c n nia od d c vte .Th u 1p s b nd fle s i lme t d b o ai g a e e d a . a s a tri mp e n e y lc tn i p i fta s si n z r si h a s n aro n miso e o n t e p sba d,wh c ii e h a s a d o o v ni n lb n p s i e n r ih d vd ste p s b n fc n e t a a d- a sfl ri — o t t wo p ns o t a .Th i l td i eto o s sa e 1 6 B a d 1 3 dB.r t r o s sa e b t rt a 4 dB e smu a e ns ri n ls e r . 8 d n . eu n l se r e t h n 2 e
一种新型基片集成波导合成器的设计

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 ,/ T R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3 9卷 第 3期( 总第 13期 ) 5
21 0 0年 9月
火 控 雷达 技 术
Fie Co m lRa a c n lg r nf d rTe h oo y
V 13 o3 Sr s13 o.9N . ( e e 5 ) i
S p.201 e 0
一
种 新 型基 片集成 波 导合 成 器 的设 计
tm s i 2 d n t dn aert S u l s s- B ads n igw v i WR)i 12 . o 0 a a o( s .5 K y o d : abn ; u saei ertdw vgie( I ; i es np rm t s e w r s K —ad sbt t n ga a eud SW) ds r o aa e r r t e p i e
基于基片集成波导(SIW)的低副瓣阵列天线设计
( i nEet ncE gne n e ac s tt, i n7 0 O ) X l r i n ier g R s r I tu X 1 10 a co i e hni e a
A s a t u s a t r e aeud SW )i p i aget t nind e oi w isro s n ay a — b t c :S bt t i e a dw v g i r re n g t e( I s ad ra at t u s o et nl s des b e o t tl n i o a l
Ke wo d :s b tae itgae a e ud SW ) y r s u s t ne rtd w v g ie( I ;mut b a a tn a lt ra n e n r l — e m ne n ;s ry a tn a i oa
1 引言
基 片 集成 波导 ( I 技 术 是近 几年 提 出 的一 SW)
rc to i ain. A Ku— a d lw i eo e a r y a tnn t 0一 lme h n e d i e in d ba e n S W e h i u . b n o sd l b ra n e a wi 2 e e nts u tf e s d sg e s d o I tc n q e h
宽 内, V WR<15, 以 实现 一2 d 以下 副 瓣 电平 及 高于 1 . d 其 S . 可 7B 8 7 B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 :N 2 . T 81 8 文 献 标 志 码 : A 文 章 编 号 :0 885 (0 1 O -9 -4 10 —6 2 2 l )10 1 0
半模基片集成波导(HMSIW)三分贝功率分配器
( ttK yL b fMiie rW vsD p r n o R doE gnei , otes U i rt, a g20 9 ,C i ) Sae e a.o lm t ae,eat t a i nier g Suhat nv sy N n 10 6 hn l e e f m n ei a
dv d r ii e
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 H I 。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 20 9 ) 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
be n wi l e n t e in o ntg ae c o v n i i tr cr ut . Ho v r,t ie o W y e o he e dey us d i he d sg fi e t d mir wa e a d m l me e ic is r l we e he sz fSI ma b y nd t
K波段基片集成波导带通滤波器的设计
K波段基片集成波导带通滤波器的设计
李尚生;陈佳林;于晶;杜磊;陈如山
【期刊名称】《海军航空工程学院学报》
【年(卷),期】2010(025)003
【摘要】基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)是一种低插损、低辐射、高品质因素的导波结构.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19.4 GHz,相对带宽为7.48%,插损小于1 dB,该滤波器具有体积小、重量轻、易于加工和集成等优点.
【总页数】3页(P289-291)
【作者】李尚生;陈佳林;于晶;杜磊;陈如山
【作者单位】海军航空工程学院,电子信息工程系,山东,烟台,264001;海军航空工程学院,电子信息工程系,山东,烟台,264001;海军航空工程学院,电子信息工程系,山东,烟台,264001;南京理工大学,通信工程系,南京210094;南京理工大学,通信工程系,南京210094
【正文语种】中文
【中图分类】TN713
【相关文献】
1.一种新型X波段基片集成波导双模带通滤波器 [J], 秦培元;石小林;梁昌洪;吴边
2.Ku 波段基片集成波导带通滤波器的设计 [J], 张静;尹治平;杨军
3.X波段基片集成波导带通滤波器的设计 [J], 赵毅;王玲
4.Ka波段基片集成波导窄带带通滤波器设计 [J], 葛俊祥;李浩;杨现志;汪洁
5.Ka波段基片集成波导带通滤波器的设计 [J], 衣晓洋;王朗
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基于SIW技术的高选择性带通滤波器的设计与实现
摘要摘要滤波器作为通信系统前端电路不可或缺的组件,对于整个通信系统而言,其性能的好坏将直接影响到信号的接收,发射以及传播。
而随着整个通信系统的不断发展以及完善,对于各个组件的要求也在不断的提高,滤波器也朝着小型化高性能的方向发展。
在大量学者几十年的研究过程中,基片集成波导技术(Substrate Integrated Waveguide, SIW)因其独特的结构和电磁特性吸引了滤波器设计者们的目光。
SIW其结构既如微带线结构一样,质量轻、体积小、易加工且与平面电路集成方便,又像传统波导一样,辐射损耗小、功率容量大。
这些特性使得其可以成为顺应小型化高性能滤波器发展的设计平台。
而说到滤波器的高性能,不得不提到滤波器的高选择性,高选择性滤波器可以更加有效的滤除不必要的干扰信号,可以大大提高有用信号的传输效率,然而提高滤波器的选择性最常见的方法就是引入传输零点(Transition Zeros, TZs),而传输零点的获取可以通过交叉耦合,源和负载耦合等方法来实现。
本文的主要工作就是研究将SIW技术和交叉耦合以及源和负载耦合等方法相结合设计出具有传输零点的高选择性带通滤波器。
首先,本文简单介绍了滤波器的发展现状以及基本理论知识,包括分类以及基本参数等。
其次,文章又讲解了本文所设计的滤波器的载体SIW,详细介绍分析了其基本结构和特性,并又介绍了两种常见的SIW与微带线的过渡结构,接着又举例说明了三种常用的SIW腔之间的耦合结构,这些都为下文将SIW与交叉耦合理论相结合设计出高选择性滤波器提供了理论基础。
再次,本文介绍了交叉耦合理论,重点介绍了该理论中常见的三谐振器耦合(Coupled Triplet, CT)和四谐振器耦合(Coupled Quadruplet, CQ)结构的相位模型,也以此讨论TZ的位置变化,并通过仿真实例来印证了CT结构相位模型,接着又结合仿真实例讨论了二次模谐振腔对CT结构传输零点位置的影响,最后运用上述方法与SIW相结合利用金属通孔扰动一次模使其频率上升的方法设计出了一款通带两边各具一个传输零点的高选择性带通滤波器。
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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