基片集成波导在微波电路中的应用研究

发布时间：2017-03-17 16:07

  本文关键词：基片集成波导在微波电路中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,无线通讯产品正广泛地应用在生活中的各个领域,随之而来的是频谱资源日趋紧张,不同系统之间的相互干扰日益严重。同时,无线通讯系统结构日趋复杂,各个组件的集成度都在不断提高。在这种情况下,部分传统的电路模型已经不能满足实际需求,具有高性能和小型化优点的新型微波单元器件及系统正逐渐成为众多专家学者研究的热点。基片集成波导(SIW)作为一种新型的传输线结构,不但具有损耗低、品质因数高的优点,而且可以同复合左右手结构(CRLH)、缺陷地结构(DGS)等其它新型平面电路结构集成在一起,为射频微波电路设计开辟了全新的领域。本文依据基片集成波导基本理论,对其在微波电路中的应用进行了研究。本文首先在基片集成波导中加载了互补螺旋谐振器(CSR),实现了具有超宽带外抑制的带通滤波器。其中CSR是复合左右手结构的一种,将两个CSR单元加载到SIW中,会产生一个低于SIW截止频率的通带。据此设计的带通滤波器较传统的SIW滤波器体积更小,并且带外抑制的频率范围更宽。在此基础上,本文又引入了另一种复合左右手结构——互补开口谐振环(CSRR),并将其同CSR一起加载到SIW中,实现了具有四个传输零点的双通带滤波器。本文给出了这种电路结构的等效电路模型,并且分析了结构尺寸变化对等效参数的影响。进一步研究表明,这两种复合左右手结构的电磁场之间能够相互促进,这为CSRR和CSR的结合使用提供了新的方向。本文还研究了由SIW构成的微波谐振器,通过在SIW中加载两种新型的缺陷地结构,实现了两款SIW消失模谐振器。因为谐振频率远低于SIW的截止频率,所以SIW消失模谐振器较传统的SIW谐振器尺寸更小,同时对于高次谐波的抑制程度也更高。在此基础上,根据并联反馈式微波振荡器的基本原理,本文采用SIW消失模谐振器作为选频网络,设计了振荡频率为10GHz的SIW消失模振荡器。振荡器具有很好的相位噪声性能,并且对于二次谐波的抑制度达到了55dB。本文采用了多种电磁仿真软件进行滤波器、谐振器以及振荡器的设计。经过仿真和优化,最终的电路实物由PCB工艺加工而成,测试结果与仿真结果吻合较好,从而验证了本文理论分析的正确性,以及设计方案的可行性。
【关键词】：基片集成波导 复合左右手结构 缺陷地结构 滤波器 振荡器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN713.5;TN752
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 SIW发展动态11-12
• 1.2.1 SIW滤波器11-12
• 1.2.2 SIW振荡器12
• 1.3 本文主要内容12-14
• 第二章 基片集成波导14-20
• 2.1 SIW基本结构分析14-15
• 2.2 SIW与微带电路之间的过渡结构15-16
• 2.3 SIW消失模16-18
• 2.3.1 波导消失模基本原理17
• 2.3.2 消失模在SIW中的实现17-18
• 2.4 本章小结18-20
• 第三章 基于CSR结构的SIW带通滤波器设计20-27
• 3.1 CSR基本理论20-21
• 3.2 SIW-CSR带通滤波器设计21-24
• 3.3 测试结果24-26
• 3.4 本章小结26-27
• 第四章 基于CSRR和CSR的SIW双通带滤波器设计27-42
• 4.1 CSRR基本理论27-28
• 4.2 双通带滤波器设计28-33
• 4.2.1 SIW-CSRR带通滤波器设计28-30
• 4.2.2 SIW-CSRR带通滤波器模型简化30-31
• 4.2.3 SIW双通带滤波器实现31-33
• 4.3 仿真结果分析33-38
• 4.3.1 电路结构相关性分析33-36
• 4.3.2 CSRR和CSR相互作用分析36-38
• 4.4 测试结果38-41
• 4.5 本章小结41-42
• 第五章 SIW消失模谐振器设计42-55
• 5.1 缺陷地结构基本原理42-43
• 5.2 基于交叉C型缺陷地结构的SIW谐振器43-49
• 5.2.1 电路结构及仿真结果44-47
• 5.2.2 测试结果47-49
• 5.3 基于G型缺陷地结构的SIW谐振器49-54
• 5.3.1 电路结构及仿真结果49-53
• 5.3.2 测试结果53-54
• 5.4 本章小结54-55
• 第六章 SIW消失模振荡器设计55-70
• 6.1 并联反馈式振荡器基本原理55-57
• 6.2 振荡器的相位噪声57-61
• 6.2.1 相位噪声基本原理57-59
• 6.2.2 相位噪声模型59-61
• 6.3 SIW消失模振荡器设计61-69
• 6.3.1 放大单元设计61-64
• 6.3.2 振荡环路设计64-67
• 6.3.3 振荡器测试结果67-69
• 6.4 本章小结69-70
• 第七章 结论70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-76
• 攻读硕士学位期间取得的成果76-77

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本文编号：253136