慢波基片集成波导理论及其小型化应用研究

发布时间：2022-10-15 12:21

　　基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）作为一种同时集成了矩形金属波导和传统平面互连电路优势的技术方案,具有自封闭、低成本、较高品质因数、较高功率容量和易于平面电路互连等特性,业已成为微波毫米波电路器件及其子系统平面互连的重要选择。然而,对于微波低频段的应用来说,由于基片集成波导固有截止频率的限制,其占电路面积仍嫌过大,这制约着其在紧凑型微波系统中的应用。因此,探索SIW小型化理论与应用势在必行。开展SIW小型化技术的研究,特别是探索小型化技术的新方向,具有十分重要的理论意义和工程价值。本文在综合近年来各类SIW小型化技术的基础上,采用理论分析、数值仿真、实验验证三位一体的研究方法,紧密围绕慢波基片集成波导（Slow-Wave Substrate Integrated Waveguide,SW-SIW）这一 SIW小型化领域分支,分别从等效电路与等效媒质的角度研究了慢波效应产生的本质原因及调控的关键因素,探讨了周期性和非周期性加载条件下各自对微波器件导波机理的影响。分别利用周期性加载和非周期性加载各自实现了慢波消逝模滤波器、慢波功分器两类结构... 

【文章页数】：133 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 基片集成波导小型化技术研究现状与发展趋势
        1.2.1 基于分数模式的SIW小型化技术
        1.2.2 基于多层基片的SIW小型化技术
        1.2.3 基于缺陷地和超材料加载的SIW小型化技术
        1.2.4 基于慢波效应的SIW小型化技术
    1.3 本文的学术贡献与主要工作
    1.4 本论文的结构安排
第二章 慢波基片集成波导设计方法与小型化理论基础
    2.1 引言
    2.2 基片集成波导设计方法与二维传输线理论基础
        2.2.1 基片集成波导结构与设计准则
        2.2.2 各向异性平面基片的二维传输线等效
    2.3 电容增强型慢波基片集成波导
        2.3.1 基于金属化盲孔阵列加载的慢波SIW
        2.3.2 基于环-蘑菇状结构加载的慢波SIW
    2.4 电感增强型慢波基片集成波导
        2.4.1 基于第一类微带多段线网络加载的慢波SIW
        2.4.2 基于各向异性人工材料的慢波SIW传输特性
    2.5 本章小结
第三章 周期性加载慢波基片集成波导等效电磁参数提取算法
    3.1 引言
    3.2 算法描述
        3.2.1 周期性加载基片集成波导单元的均匀媒质等效
        3.2.2 基于各向异性磁导率的混合电磁参数提取算法
    3.3 基于SIW的周期性加载单元提取实例与验证
        3.3.1 电容减弱型快波SIW单元等效参数提取
        3.3.2 电感增强型SW-SIW加载单元等效参数提取
        3.3.3 电容增强型SW-SIW加载单元等效参数提取
    3.4 等效电磁参数提取方法在SW-SIW消逝模滤波器设计中的应用
        3.4.1 慢波SIW消逝模滤波器设计原理
        3.4.2 基于金属化盲孔加载的SIW慢波消逝模滤波器
    3.5 本章小结
第四章 非周期性加载慢波基片集成波导及其功率分配器件研究
    4.1 引言
    4.2 非周期性微带多段线加载慢波效应分析
        4.2.1 非周期性加载单元等效电路模型
        4.2.2 非周期性加载HMSIW带宽与场分布特性
        4.2.3 基于非周期性加载的等效参数提取算法修正
    4.3 慢波SIW的功率合成/分配器
        4.3.1 散射参数矩阵与三端口功率合成/分配网络特性
        4.3.2 威尔金森(Wilkinson)功率合成/分配器理论
        4.3.3 非周期性微带多段线加载3-dB威尔金森功率合成/分配器
    4.4 本章小结
第五章 多技术融合型基片集成波导慢波效应增强方法
    5.1 引言
    5.2 基于电感/电容共同增强的慢波基片集成波导
    5.3 基于双层盲孔阵列加载的慢波基片集成波导
        5.3.1 对跖双盲孔阵列加载的慢波基片集成波导
        5.3.2 分布式脊状慢波基片集成波导
    5.4 本章小结
第六章 结束语
    6.1 本文主要研究工作及成果
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]毫米波无线通信发展趋势及技术挑战[J]. 何世文,黄永明,王海明,洪伟.  电信科学. 2017(06)
[2]微波集成电路的发展趋势[J]. 徐锐敏,陈志凯,赵伟.  微波学报. 2013(Z1)

博士论文
[1]基于基片集成波导的小型化微波无源器件技术研究[D]. 黄永茂.电子科技大学 2017
[2]基片集成波导与缺陷地结构及在滤波器设计中的应用研究[D]. 吴林晟.上海交通大学 2010
[3]左手材料的构造及其在微波工程中的应用研究[D]. 龚建强.西安电子科技大学 2009



本文编号：3691297