基片集成波導(dǎo)小型化、可重構(gòu)電路及網(wǎng)絡(luò)研究.pdf

1、基片集成波導(dǎo)(Substrate Integrated Waveguide，SIW)是在雙面覆有金屬層的介質(zhì)基片上實(shí)現(xiàn)的一種平面集成矩形波導(dǎo)。它具有低剖面、低損耗、低輻射、功率容量大、品質(zhì)因素高等特點(diǎn)，可以和微帶、共面波導(dǎo)等平面?zhèn)鬏斁€有效集成在同一基片上。自2002年由加拿大蒙特利爾大學(xué)吳柯教授等提出以來，各國學(xué)者在基片集成波導(dǎo)的分析理論及應(yīng)用研究方面開展了大量深入的研究，2011年，基片集成波導(dǎo)被著名雜志IEEE Microwave

2、Journal列為改變未來無源和控制器件的十大非凡發(fā)明之首。因此，對(duì)基片集成波導(dǎo)開展深入的研究，特別是面向?qū)嶋H需求的應(yīng)用研究，具有十分重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本論文在現(xiàn)有基片集成波導(dǎo)理論和應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，著重研究其在精確測(cè)量、器件小型化、高功率、可切換\重構(gòu)以及電大尺寸系統(tǒng)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面的關(guān)鍵技術(shù)。本論文的創(chuàng)新性工作可以總結(jié)如下:
　　1.基片集成波導(dǎo)電路的精確測(cè)試方法研究:研究了TRL(Thru-Reflect-Li

3、ne)校準(zhǔn)方法，(a)提出了基片集成波導(dǎo)TRL校準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;(b)提出了一種采用歸一化基片集成波導(dǎo)/微帶線轉(zhuǎn)換器的TRL校準(zhǔn)件的改進(jìn)方法，降低由于轉(zhuǎn)換器的不一致性帶來的測(cè)試誤差;(c)提出窄帶和寬帶兩種基片集成波導(dǎo)匹配負(fù)載的設(shè)計(jì)方法，這種匹配負(fù)載采用吸波材料嵌入基片介質(zhì)的方法來實(shí)現(xiàn)，加工工藝簡(jiǎn)單，實(shí)用性較強(qiáng)。
　　2.小型化、高功率基片集成波導(dǎo)器件的研究:基于低溫共燒陶瓷(Low TemperatureCof

4、ired Ceramics，LTCC)工藝，采用多層折疊的方法，(a)提出基片集成波導(dǎo)延遲線的設(shè)計(jì)方法，研制小型化兩位色散型延遲電路。(b)提出基于基片集成波導(dǎo)的平面型高功率Gysel功率分配/合成器（功分器），并通過采用LTCC工藝實(shí)現(xiàn)了小型化的設(shè)計(jì);(c)提出一種超小型的基片集成波導(dǎo)立體型Gysel功分器?；贚TCC工藝的基片集成波導(dǎo)電路的研究，驗(yàn)證了LTCC工藝在基片集成波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)上的突出優(yōu)勢(shì)，為小型化電路提供設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。
　

5、　3.（半模）基片集成波導(dǎo)開關(guān)和可重構(gòu)電路研究:(a)研究加載微帶開路線的半?；刹▽?dǎo)電路的特性，提出一種通過加載可切換開路微帶線來控制電路的方法，并對(duì)帶寬拓寬的方法進(jìn)行了研究;(b)研究和比較了加載開路微帶線和短路微帶線情況下半?；刹▽?dǎo)的傳輸特性，提出一系列單刀單擲(SPST)和單刀雙擲(SPDT)等開關(guān)電路的設(shè)計(jì)方法;(c)基于半?；刹▽?dǎo)的電場(chǎng)分布及其阻抗特性，提出一種可在功分器和單刀雙擲開關(guān)之間切換的功能可重構(gòu)電路

6、?；诎肽；刹▽?dǎo)的開關(guān)和可重構(gòu)電路的研究，解決了基片集成波導(dǎo)這種單導(dǎo)體傳輸線用于開關(guān)電路設(shè)計(jì)等方面的問題。
　　4.電大尺寸基片集成波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究:研究具有電大尺寸的基片集成波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同優(yōu)化、分析與設(shè)計(jì)。結(jié)合工程應(yīng)用需求，提出一種緊湊型基片集成波導(dǎo)單脈沖饋電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。(a)在主流有限元數(shù)值計(jì)算商業(yè)軟件平臺(tái)上，提出基片集成波導(dǎo)電路的高效仿真方法，從而為電大尺寸基片集成波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的仿真設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ);(b)提出一種金