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低耗小型化集成平面传输线的理论分析与应用

张冬梅  
【摘要】: 随着现代科技的不断发展,对通信技术提出了更高的要求,促使微波设备向着平面化、宽频带、高可靠性、小型化、集成化等方向发展。本文以折叠基片集成波导(Folded Substrate Integrate Waveguide,简称FSIW)和倒置微带线(Inverted Microstrip,简称IMS)为研究对象,研究其传输特性及基于FSIW的新型电路设计。折叠基片集成波导是在SIW的基础上提出的一种更为紧凑和小型化的平面波导结构。 倒置微带线主要的优点是介质损耗小,特别是在毫米波波段性能更为优越。同时,具有结构简单,加工容易,与其他微波器件连接方便等优点。本文推导了倒置微带线的特性阻抗公式和介质损耗公式,对不同结构的倒置微带线进行计算和软件仿真,计算结果和仿真结果吻合很好,证明了所推导公式的准确性。 基于对常规FSIW传输特性的理论分析,我们对上下层具有不同介电常数的FSIW结构的传输特性进行了分析。同时,对一些参数变化对截止频率和传输常数的影响,截止频率随空隙gap的变化情况,及上下层选取不同高度时对截止频率的影响等进行了较为深入的分析。同时,还研究了这种上下层介电常数不同的FSIW到倒置微带线(IMS)的转换设计,讨论了三种转换结构,分别为直角梯形过渡、锥形过渡和凹槽过渡。 最后,设计了几种基于FSIW的微波带通滤波器,包括在中间金属层上加隔板的带通滤波器结构、开槽缝的滤波器结构和二者相结合的四分之一波长谐振滤波器结构,进一步证明了FSIW结构应用的可行性。


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