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折叠衬底集成波导(FSIW)的理论研究及工程应用

耿亮  
【摘要】: 现代通信技术的发展,对微波电路的研究提出了平面化、小型化和集成化的要求。本文在衬底集成波导(substrate-integrated waveguide,SIW)的研究基础上,提出了新型的折叠衬底集成波导(folded substrate integrated waveguide,FSIW)结构。这种新型结构不仅保留了原来的SIW结构的传输特性,而且其横向尺寸减小了一半,结构更为紧凑,可利用空间更大,可以用于设计小型化、集成化的新型微波毫米波电路或系统。本文用理论分析的方法首次推导了FSIW的传输特性(传播常数及主模截止频率)公式,以及FSIW的宽度及中间层间隔宽度的计算公式。利用这些公式,可以对FSIW进行较准确的理论分析并有效地指导FSIW及相关器件的工程设计。理论计算的结果与HFSS仿真和实验测试结果吻合很好,验证了理论分析方法的有效性和精度。 接着,本文在总结了几种SIW弯波导结构的基础上,以其中一种弧度弯曲为例,阐述了FSIW弯波导在两个不同波段的传输特性,并将FSIW直波导的理论公式应用在FSIW弯波导的结构设计中,进一步对理论分析方法的有效性进行了验证。最后,以FSIW结构为平台,并结合新型的螺旋紧凑型微带谐振单元结构(spiral compact microstrip resonant cell,SCMRC),设计并制作了一个超宽带的带通滤波器,测试和仿真结果吻合较好,证明了FSIW结构应用的可行性。我们深信大量基于SIW或是矩形波导的其它应用能够在FSIW结构中体现出来,获得更为紧凑并具有较高集成度的电路或系统设计。


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