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基于基片集成波导的TE_(10)-TE_(01)模式变换器

古勇  
【摘要】:基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,简称SIW)是近年来出现的一种集成于介质基片中的具有低插损、低辐射、高功率容量等特性的新型导波结构。它的导波特性和传统的矩形波导类似,所以由其构成的部件及子系统具有高Q值、高功率容量、易与其它平面电路和芯片集成等优点,可以广泛地应用于微波和毫米波电路中。因此,能用金属波导实现的器件如功分器、滤波器、天线等,都可以用基片集成波导来实现。同时由于整个结构完全为介质基片上的金属化通孔阵列所构成,所以这种结构可以利用普通PCB工艺、LTCC工艺、甚至薄膜电路工艺精确实现。与传统的波导形式微波毫米波器件的加工成本相比,基片集成波导微波毫米波器件的加工成本十分低廉,非常适合微波毫米波电路的集成设计和制作。 本文设计了基于基片集成波导技术的TE10-TE01模式变换器。主要工作分为以下几个部分,一是设计和研制一种新型的波导到SIW的对脊鳍线转换器,这种转换器在Ka波段和W波段都得到了较好的仿真结果,能够很好的实现矩形波导到基片集成波导的电场方向的转换;二是根据波导模式变换器设计理论和实践,设计了基于基片集成波导的新型矩形波导TE10——圆波导TE01模式变换器,利用设计的新型对脊鳍线转换器可以很好的实现模式变换器中电场方向的转换并实现模式的变换;三是分析基于基片集成波导的Y型和T型功率分配器的优缺点,将Y型和T型功率分配器结合起来设计和研制适合本文应用的功率分配器,设计出的新型四路功率分配器在频段90GHz~100GHz之间,回波损耗优于15 dB,插入损耗小于7.42 dB,输出端口之间的隔离度在13.4dB~15.4dB之间;四是整合对脊鳍线转换器、模式变换器、功率分配器,整个模式变换器在频段91 GHz-97.5GHz之间的回波损耗优于15dB,插入损耗小于1.5dB。


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