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《东南大学》 2005年
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基片集成波导传播特性及滤波器的理论与实验研究

张玉林  
【摘要】: 为适应电子与通信技术飞速发展的局面,微波毫米波集成电路及系统正在向高性能、低成本、高集成度和小型化方面快速发展。但是,将微波毫米波系统单片化技术的一个突出的困难是系统中需要的高品质因数的无源元件,如滤波器、谐振器和双工器等元件在半导体芯片内难以实现。新兴的基片集成波导(SIW:Substrate Integrated Waveguide)技术具有高品质因数、大功率容量、易于加工、造价低和容易集成等优点,从而使微波毫米波系统的封装级单片化成为可能。基片集成波导技术目前处于刚刚兴起的阶段,因此有许多理论问题需要研究,有很多应用领域亟待开拓。本文重点研究了基片集成波导结构的传播特性并设计和实现了多种新型高性能的基片集成波导滤波器。 首次利用频域有限差分法结合Floquet定理并采用理想匹配层(PML)作为吸收边界条件对基片集成波导的传播特性进行了研究,得到了基片集成波导传播问题的复数本征解,在毫米波频段的实验测试结果和数值计算结果的良好吻合验证了方法的正确性和有效性。 应用频域有限差分法结合理想匹配层对二维开放型基片集成波导结构形成的谐振腔的本征值问题进行了分析,从理论上证明了基片集成波导谐振腔的能量泄漏远小于介质损耗,可以获得很高的品质因数。 设计和实现了多种基片集成波导滤波器:共面波导耦合级联基片集成波导腔体滤波器、直接耦合级联基片集成波导腔体滤波器、底面耦合层叠式基片集成波导腔体滤波器、周期性十字形破损性地结构-基片集成波导腔体滤波器、微带损性地结构-基片集成波导腔体级联滤波器和低阻-高阻短微带线基片集成腔体滤波器等。这些滤波器在低损耗微波介质基片上用印刷电路板的工艺实现,并给出了仿真结果和测试结果。它们具有良好的滤波特性,并具有高品质因数、大功率容量、易于加工、成本低和容易集成等优点,其中六种滤波器已提交了发明专利申请。 用基片集成波导设计和实现了H面环形电桥,具有体积小、重量轻、高品质因数、低损耗、低成本、易于集成的优点,可以简单方便的与SIW天线等SIW器件连接,不会因为不连续性与转接而产生辐射、电磁干扰和明显降低系统的性能。
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TN256;TN713

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 李晨光;杨静;武汉伟;冯彩霞;张文梅;;一种基于SIFW的小型化宽带带通滤波器[J];测试技术学报;2012年05期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 郝张成;基片集成波导技术的研究[D];东南大学;2006年
2 赖鑫;微带多通带和宽带滤波器研究[D];西安电子科技大学;2009年
3 王正伟;基于LTCC技术的微波毫米波收发组件研究[D];电子科技大学;2012年
4 陈佳;微波多通带滤波器的综合与设计研究[D];西安电子科技大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 莫远楠;基于LTCC技术的微波滤波器设计及特性研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 曾奇远;LTCC基片集成波导滤波器研究[D];电子科技大学;2011年
3 程啸;基于三角形SIW谐振腔的带通滤波器设计研究[D];南京邮电大学;2011年
4 陆惠;无线通信中多层结构滤波器研究[D];南京邮电大学;2011年
5 毕竞;基于基片集成波导双模滤波器级联技术研究[D];南京邮电大学;2011年
6 谷胜明;W波段波束波导天线系统的研究与设计[D];南京航空航天大学;2010年
7 何波;基片集成波导双模滤波器层叠级联技术研究[D];南京邮电大学;2012年
8 宋秋雨;SIW带通滤波器研究与设计[D];西安电子科技大学;2010年
9 姜立伟;基片集成波导技术的研究及其在双通带领域的应用[D];西安电子科技大学;2010年
10 汪睿;折叠基片集成波导滤波器研究[D];上海交通大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
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2 李皓,华光,陈继新,洪伟,崔铁军,吴柯;基片集成波导和微带转换器的理论与实验研究[J];电子学报;2003年S1期
3 顾墨琳,林守远;微波集成电路技术—回顾与展望[J];微波学报;2000年03期
4 李皓,陈安定,洪伟,吴柯,崔铁军,陈继新;基片集成波导定向耦合器的仿真与实验研究[J];微波学报;2004年04期
5 王安国,吴咏诗;三维微波集成电路的发展[J];微波学报;1999年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 姬五胜;谢拥军;;微波多芯片组件中垂直通孔互连的研究进展[J];电子元件与材料;2007年03期
3 周德俭,吴兆华,高建凯,王艳;微波电路互联与制造技术[J];电子工艺技术;2003年04期
4 李丽;廖海洲;;基于Ansoft Designer的射频功放电路阻抗匹配优化设计[J];电子技术应用;2008年12期
5 刘冰;刘伟;徐暑晨;汤红军;洪伟;;新型半模基片集成波导镜像转接段的研究[J];电子学报;2012年06期
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7 姬五胜;张妍;董向成;;微波多芯片组件中互连的研究方法导引[J];甘肃高师学报;2006年05期
8 胡仕伟;方圆;钱志宇;;基于多层PCB布线的Ku波段TR组件的设计[J];电子与封装;2013年11期
9 何家泉;李民权;荣波;陈林;汪炜;;SIR结构ACPW滤波器研究[J];电子技术;2013年11期
10 赵伟;刘建新;亓东;李晓;;基于SIW的引信小型化天馈集成设计[J];弹箭与制导学报;2014年03期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 曾奇远;范海涛;徐自强;;Ka波段LTCC基片集成波导带通滤波器的设计[A];2010中国电子制造技术论坛论文集[C];2010年
2 任利霞;唐璞;;HMSIW定向耦合器的仿真设计[A];2008通信理论与技术新进展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(上)[C];2008年
3 张俊峰;李兴国;娄国伟;;MEMS技术在微小型探测系统中的应用[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第二册)[C];2006年
4 陈志君;洪伟;蒯振起;汤红军;陶芸;;W波段矩形波导—SIW转接器的仿真与实验研究[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2007年
5 岳桂芹;文畅;许从海;白雪松;何博轩;张显静;;Ka波段基片集成波导(SIW)耦合器的研究[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2007年
6 姜立伟;梁昌洪;底浩;李良;;一种紧缩结构的基片集成波导双通带滤波器[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2009年
7 王建功;谭欢;李平辉;;一种新型基片集成波导结构研究[A];中国通信学会第五届学术年会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范木杰;时域多分辨分析在非对称共面波导研究中的应用[D];大连海事大学;2010年
2 李荣强;基于基片集成波导的微波无源电路研究[D];电子科技大学;2011年
3 姜霞;AlGaN/GaNHEMT模型研究及MMIC功率放大器设计[D];河北工业大学;2011年
4 张巧利;基于复合左右手传输线和基片集成波导的无源器件研究[D];浙江大学;2011年
5 龙永福;低损耗新型硅基厚膜材料及其在射频/微波器件中的应用[D];华东师范大学;2003年
6 李晋文;基于MPIE的分层微带结构电磁特性分析[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
7 姬五胜;微波多芯片组件中互连的仿真研究[D];上海大学;2004年
8 周求湛;微波二端口噪声参数计算及精确测量方法研究[D];吉林大学;2004年
9 曹斌照;傅立叶展开—差分法在波导与谐振腔问题中的应用研究[D];兰州大学;2006年
10 郝张成;基片集成波导技术的研究[D];东南大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 上官晓娟;MOSFET并联射频C类放大器[D];郑州大学;2010年
2 凌强;X波段基片集成波导缝隙阵列天线的研究[D];西安电子科技大学;2011年
3 莫远楠;基于LTCC技术的微波滤波器设计及特性研究[D];西安电子科技大学;2011年
4 宋文彬;毫米波通信机发射前端设计与实现[D];电子科技大学;2011年
5 施福刚;L波段收发组件的设计与实现[D];电子科技大学;2011年
6 蒋庐俊;X波段固态功率放大器的研究[D];电子科技大学;2011年
7 曾奇远;LTCC基片集成波导滤波器研究[D];电子科技大学;2011年
8 程啸;基于三角形SIW谐振腔的带通滤波器设计研究[D];南京邮电大学;2011年
9 王哲;基片集成波导的研究与应用[D];南京邮电大学;2011年
10 毕竞;基于基片集成波导双模滤波器级联技术研究[D];南京邮电大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓攀;唐宗熙;张彪;吴韵秋;赵世巍;;双频带介质集成波导滤波器的设计[J];半导体技术;2012年01期
2 欧阳炜霞;张永华;王超;郭兴龙;赖宗声;;基于MEMS技术的微波滤波器研究进展[J];微纳电子技术;2008年04期
3 田树林;;基片集成波导和带隙结构的带通滤波器[J];重庆理工大学学报(自然科学版);2010年06期
4 刘光辉,亢春梅;MEMS技术的现状和发展趋势[J];传感器技术;2001年01期
5 谢兴军,单红,苏伟;扭转臂杠杆式MEMS膜开关的分析[J];传感器技术;2004年07期
6 崔学民;周济;沈建红;缪春林;;低温共烧陶瓷(LTCC)材料的应用及研究现状[J];材料导报;2005年04期
7 陈锡丹;刘颖力;李元勋;;LTCC电容π型等效电路模型的提取与验证[J];磁性材料及器件;2008年05期
8 吴卫波;付若鸿;钟智勇;张怀武;;磁性薄膜高频磁导率测量方法及其研究进展[J];磁性材料及器件;2008年06期
9 钱云福;特高频通信设备中带通滤波器──螺旋谐振腔滤波器的设计与制作[J];常州技术师范学院学报;1995年01期
10 吴国安;罗伟;汤清华;熊波涛;;多传输零点LTCC梳状线带通滤波器的设计与实现[J];电讯技术;2007年01期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 邓磊;唐高弟;;基片集成波导传输特性分析与应用仿真[A];第二届全国信息与电子工程学术交流会暨第十三届四川省电子学会曙光分会学术年会论文集[C];2006年
2 姜立伟;梁昌洪;底浩;李良;;一种紧缩结构的基片集成波导双通带滤波器[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2009年
3 秦伟;洪伟;汤红军;陈继新;;具有陷波特性的HMSIW超宽带滤波器的设计与实现[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2009年
4 王安娜;章文勋;;宽频带圆极化天线的优化设计[A];2009年全国天线年会论文集(上)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李荣强;基于基片集成波导的微波无源电路研究[D];电子科技大学;2011年
2 李奇;无线通信中微带滤波器的研究与设计[D];西安电子科技大学;2011年
3 姬五胜;微波多芯片组件中互连的仿真研究[D];上海大学;2004年
4 李涛;非线性滤波方法在导航系统中的应用研究[D];国防科学技术大学;2003年
5 苏涛;多路耦合器及其相关理论和技术研究[D];西安电子科技大学;2004年
6 朱涛;极紫外光刻机工件台精密机械及控制相关技术[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2006年
7 黄金英;高品质低温多晶硅薄膜晶体管的制作与周边一体化设计[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2006年
8 郝张成;基片集成波导技术的研究[D];东南大学;2006年
9 杨小军;基于粒子滤波的混合估计理论与应用[D];西北工业大学;2006年
10 颜力;基片集成波导传输特性及阵列天线的理论与实验研究[D];东南大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张龙;短截线加载结构平面微波滤波器的研究[D];电子科技大学;2011年
2 王雷;毫米波固态功率合成技术研究[D];电子科技大学;2011年
3 吴国峰;CMOS毫米波功率放大器研究及设计[D];杭州电子科技大学;2011年
4 杜勇;消失模波导滤波器及正交模耦合器的设计[D];电子科技大学;2011年
5 毕竞;基于基片集成波导双模滤波器级联技术研究[D];南京邮电大学;2011年
6 郭振;超宽带与圆极化微带天线研究[D];南京航空航天大学;2010年
7 陈星辰;多层介质结构层叠LC带通滤波器设计研究[D];南京邮电大学;2012年
8 邓绍刚;基片集成波导双模滤波器级联技术研究[D];南京邮电大学;2012年
9 单玉华;基于DDS频率合成杂散抑制技术的研究[D];电子科技大学;2002年
10 谢小强;8mm功率合成电路的研究[D];电子科技大学;2003年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 青滔;聂在平;麻连凤;何十全;宗显政;;求解波束波导中激励-传输-辐射问题的积分方程方法[J];强激光与粒子束;2011年11期
2 王元源;李春化;袁晶;;毫米波/亚毫米波准光馈电系统设计[J];强激光与粒子束;2013年06期
3 秦冲;陈鹏;刘盛纲;;一种新颖的Koch分形缝隙天线研究[J];现代电子技术;2008年15期
4 陈飞;袁学松;刘盛纲;;基片集成波导带通滤波器的设计与实现[J];真空电子技术;2008年06期
5 陈飞;田爱君;袁学松;;一种新型基片集成波导带通滤波器的设计与实现[J];真空电子技术;2010年03期
6 陈飞;;半模基片集成波导带通滤波器的设计与实现[J];真空电子技术;2011年06期
7 曾力;肖鹏程;熊友符;郭晓金;黄俊;;支节线加载DGS谐振环微带双频滤波器设计[J];微波学报;2012年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 程钰间;张传安;丁红梅;;基于混合传输线结构的带通定向耦合器[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 周翼鸿;基于波导的紧凑型功率合成技术研究[D];电子科技大学;2011年
2 沈玮;基片集成波导与其它平面结构在滤波器设计中的应用研究[D];上海交通大学;2011年
3 王惠生;非对称半波耦合滤波器的理论研究与优化设计[D];北京邮电大学;2012年
4 魏峰;远距离射频识别系统关键技术的研究[D];西安电子科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭龙;微带双频带与多模滤波器的研究与设计[D];电子科技大学;2011年
2 曾奇远;LTCC基片集成波导滤波器研究[D];电子科技大学;2011年
3 鲍立芬;Ku波段收发组件关键电路研究[D];电子科技大学;2011年
4 陆惠;无线通信中多层结构滤波器研究[D];南京邮电大学;2011年
5 张帆;基片集成波导的特性及应用研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 何波;基片集成波导双模滤波器层叠级联技术研究[D];南京邮电大学;2012年
7 邓绍刚;基片集成波导双模滤波器级联技术研究[D];南京邮电大学;2012年
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9 李鹏;低轮廓背腔天线的频带展宽技术[D];杭州电子科技大学;2012年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 王安国,吴咏诗;三维微波集成电路的发展[J];微波学报;1999年02期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴先良;丁让箭;吴琼;;基片集成波导带通滤波器的设计[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2007年03期
2 谌正艮;吴先良;丁让箭;;基于介质销钉的基片集成波导带通滤波器的设计[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2007年01期
3 陈飞;袁学松;刘盛纲;;基片集成波导带通滤波器的设计与实现[J];真空电子技术;2008年06期
4 陈飞;田爱君;袁学松;;一种新型基片集成波导带通滤波器的设计与实现[J];真空电子技术;2010年03期
5 邹雄;童创明;余定旺;吴利楠;;基片集成波导弯曲结构的研究[J];微波学报;2011年02期
6 冉亮;吴先良;丁让箭;;偏置介质销钉基片集成波导带通滤波器的设计[J];安徽大学学报(自然科学版);2007年02期
7 王小明;翁子彬;焦永昌;张福顺;;K_u波段小型化波导缝隙阵列天线的设计与实现[J];微波学报;2008年03期
8 张帆;;基片集成波导实现方法概述[J];科技创新导报;2010年04期
9 邹雄;童创明;周明;吴利楠;;X波段基片集成波导四路功分器的设计[J];工程设计学报;2011年02期
10 刘蕾蕾;董元旦;王元庆;;基片集成波导准感性窗滤波器的设计与实现[J];微波学报;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈鹏;蒯振起;陈继新;严蘋蘋;;基片集成波导X型缝隙结构行波圆极化天线及阵列[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2009年
2 李艳莉;;基片集成波导滤波器在Ka波段接收前端的应用[A];四川省通信学会2009年学术年会论文集[C];2009年
3 翟国华;洪伟;蒯振起;;基片集成波导对数周期偶极子阵列天线研究[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2009年
4 陈德挺;华光;;基片集成波导宽边双缝3dB定向耦合器[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2009年
5 宋秋雨;史小卫;文庶;田瑾;;一种新型的SIW-DGS宽带带通滤波器[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2009年
6 陈蕾;杨永侠;魏峰;田瑾;;基于基片集成波导的高增益平面缝隙天线[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2009年
7 王建功;谭欢;李平辉;;一种新型基片集成波导结构研究[A];中国通信学会第五届学术年会论文集[C];2008年
8 陈志君;洪伟;蒯振起;汤红军;陶芸;;W波段矩形波导—SIW转接器的仿真与实验研究[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2007年
9 汤红军;洪伟;陈继新;;具有椭圆滤波特性的的双模基片集成波导滤波器[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2009年
10 任利霞;唐璞;;HMSIW定向耦合器的仿真设计[A];2008通信理论与技术新进展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(上)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张小川;高性能小型化射频及微波滤波器的研究[D];电子科技大学;2009年
2 颜力;基片集成波导传输特性及阵列天线的理论与实验研究[D];东南大学;2005年
3 魏启甫;基于LTCC的多层基片集成波导滤波器的研究[D];上海交通大学;2008年
4 李皓;基片集成波导不连续性问题的研究[D];东南大学;2005年
5 韩世虎;广义切比雪夫滤波器和波导双工器理论与关键技术研究[D];电子科技大学;2007年
6 宋开军;基于波导的微波毫米波空间功率合成技术研究[D];电子科技大学;2007年
7 钟催林;基于基片集成波导的微波电路研究[D];电子科技大学;2009年
8 张玉林;基片集成波导传播特性及滤波器的理论与实验研究[D];东南大学;2005年
9 张胜;微型平面微波滤波器的结构与性能研究[D];上海大学;2007年
10 吴边;无线通信中微波滤波器的比较设计法与应用研究[D];西安电子科技大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 方舜宇;基片集成波导卫星导航天线研究[D];华东师范大学;2014年
2 陈昱宇;新型延迟线的研究[D];电子科技大学;2009年
3 冉亮;基于介质基片结构的微波无源器件的研究[D];安徽大学;2007年
4 吴凯敏;W波段毫米波振荡器及SIW基谐振腔设计[D];电子科技大学;2008年
5 张兵;基于介质加载SIW的H面喇叭天线及其阵列研究[D];南京理工大学;2009年
6 王朱丹;基于基片集成波导技术的带通滤波器设计[D];西安电子科技大学;2014年
7 何博轩;基于基片集成波导结构X波段振荡器研究[D];电子科技大学;2008年
8 唐小均;基于基片集成波导技术的背腔式缝辐射天线研究[D];电子科技大学;2008年
9 肖馥林;同轴波导基毫米波空间功率合成技术[D];电子科技大学;2009年
10 赵毅;基片集成波导微波毫米波无源器件研究[D];电子科技大学;2009年
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