基片集成波導(dǎo).ppt

《基片集成波導(dǎo).ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、基片集成波導(dǎo)技術(shù)研究張小川導(dǎo)師：徐軍研究背景各種導(dǎo)波結(jié)構(gòu)可分為兩大類，即平面結(jié)構(gòu)和非平面結(jié)構(gòu)。平面結(jié)構(gòu)包括微帶線、共面波導(dǎo)、槽線等等。非平面結(jié)構(gòu)包括矩形波導(dǎo)、同軸線、介質(zhì)波導(dǎo)等等。◇平面結(jié)構(gòu)適合系統(tǒng)的混合集成，然而，這種結(jié)構(gòu)也存在著自身的缺陷，由于導(dǎo)體損耗、輻射損耗、介質(zhì)損耗的存在，使得平面結(jié)構(gòu)不利于工作在毫米波頻段，也無法構(gòu)成高Q值的部件?！蠓瞧矫娼Y(jié)構(gòu)的損耗低，故可以構(gòu)成高性能部件。但是作為一種立體結(jié)構(gòu)，非平面結(jié)構(gòu)很難與平面結(jié)構(gòu)或有源器件有效集成。正是為了解決上述矛盾，一種基于介質(zhì)基片的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)被提了出來，這就是我

2、們所研究的對(duì)象——基片集成波導(dǎo)（SIW）。它為平面集成電路的研究開辟了全新的領(lǐng)域。基片集成波導(dǎo)的概念基片集成波導(dǎo)（SubstrateIntegratedWaveguide，簡稱SIW）是一種近年內(nèi)出現(xiàn)的新型微波傳輸結(jié)構(gòu),是基片集成電路的一個(gè)重要內(nèi)容，其基本思想是在介質(zhì)基片上用相鄰很近的金屬化通孔形成電壁，與上下金屬面一起構(gòu)成類似于普通波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)。基片集成波導(dǎo)金屬波導(dǎo)半波基片集成波導(dǎo)（HMSIW）的概念在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，對(duì)于主模來說，在傳播方向的中心面是電場(chǎng)最強(qiáng)的地方（法向電場(chǎng)為零，切向磁場(chǎng)為零），所以中心面可以被看作是磁

3、壁，根據(jù)這種思想，通過假想的磁壁將SIW從中心面切割成兩部分，這樣一個(gè)SIW就變成兩個(gè)HMSIW,這種新結(jié)構(gòu)繼承了SIW的傳播特性，這種假想的磁壁只是為了論證這種思想，考慮到實(shí)際應(yīng)用的情況，從切面延長一點(diǎn)，這樣可以防止能量的輻射。CST仿真的主模場(chǎng)分布（8GHz），基片厚度為1mm，0.5mm處的電場(chǎng)分布S_Parameter(S11,S21)半波基片集成波導(dǎo)基片集成波導(dǎo)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1、1998年J.Hirokawa等人曾對(duì)類似SIW的層疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，但是沒有明確的提出基片集成波導(dǎo)的概念。2、2002年K.Wu

4、等人用邊界積分模式展開法對(duì)SIW的色散特性進(jìn)行了分析。3、H.Li等人采用頻域有限差分法研究了SIW的傳播特性，并給出了傳播參數(shù)與金屬通孔周期的關(guān)系。（2002年）4、D.Deslandes研究了微帶線與基片集成波導(dǎo)的互連問題，該文采用微帶劈形結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)SIW與50歐姆微帶線匹配（2001年），同年，他們還分析了SIW與共面波導(dǎo)的互連問題。5、D.Deslandes對(duì)SIW進(jìn)行了改進(jìn)，在波導(dǎo)內(nèi)加入兩排空氣孔，改善了SIW的性能。6、W.Hong等人提出了半波基片集成波導(dǎo)(HMSIW)的概念(2006.10)，在此基礎(chǔ)上

5、已經(jīng)有關(guān)于HMSIW耦合器報(bào)道(2007.3)。結(jié)論：由上面的分析可以看出，無論在理論還是應(yīng)用方面，這種新型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)已經(jīng)越來越受到重視。5、在此基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了大量的關(guān)于微帶集成波導(dǎo)的器件的報(bào)道，目前出現(xiàn)的SIW所構(gòu)成的部件已經(jīng)有：濾波器、振蕩器、功分器、混頻器、定向耦合器、天線等等。介電常數(shù)1,a=20mm,s=5mm,d=10mm,上圖為普通波導(dǎo)，中間s/d=0.5時(shí)的場(chǎng)分布，下圖為s＝d時(shí)的場(chǎng)分布衰減因子隨縫隙的變化相位常數(shù)隨縫隙的變化從損耗因子隨縫隙變化的軌跡，可以看出，當(dāng)滿足s≤0.2λ這個(gè)條件時(shí)，泄漏損耗可

6、以忽略不計(jì)。相位常數(shù)基片集成波導(dǎo)和微帶傳輸線的轉(zhuǎn)接形式由于工作頻段低,s＜＜d,因此不同的孔間距對(duì)傳播特性的影響很小.基片集成波導(dǎo)和微帶線插損測(cè)試長度為100mm，介電常數(shù)2.2,a=14mm,s=0.4mm,d=0.8mm,T1=5mm,t2=1.5mm.ApplicationsofSIWandHMSIW1.濾波器2.天線3.振蕩器4.功分器5.HMSIW構(gòu)建的耦合器FilterC波段橢圓函數(shù)濾波器2005年，東南大學(xué)洪偉等人提出了一種采用LTCC的SIW的C波段四級(jí)的橢圓函數(shù)濾波器。中心頻率為4GHz，帶寬150

7、MHz，帶內(nèi)損耗0.6dB，在3.29GHz、3.89GHz、4.11GHz、4.75GHz分別有四個(gè)傳輸零點(diǎn)。LTCC濾波器Jong-HoonLee,StephanePinel等設(shè)計(jì)了一個(gè)中心頻率為60GHz的帶通濾波器，實(shí)測(cè)結(jié)果如下：中心頻率58.7GHz，中心頻率處插入損耗為2.14dB，3dB帶寬為1.38%(0.9GHz).Jong-HoonLee,StephanePinel“Low-LossLTCCCavityFiltersUsingSystem-on-PackageTechnologyat60GHz”I

8、EEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES,VOL.53,NO.12,DECEMBER2005Antenna基片上構(gòu)造了一個(gè)4×4的諧振式基片集成波導(dǎo)陣列天線，基片采用介電常數(shù)為2.4、損耗角正切為0.001的材料，基片厚度為1.5毫米，金屬通孔的直徑為1毫米，通孔間距為2毫，每一個(gè)諧振單元由4條