网络技术-系统集成-基于基片集成波导的微波电.pdf

【基片集成波导（SIW）的基本概念与优势】 基片集成波导（SIW）是一种创新的微波和毫米波电路技术，它在平面电路基板（如FR4或高频陶瓷材料）上构建了类似矩形波导的三维结构。这种技术的优势在于其高Q因子（表示谐振器能量储存能力的参数），意味着它具有优秀的频率选择性和低损耗。此外，由于SIW结构的紧凑性和平面集成特性，它的制造成本相对较低，适合大规模生产。而且，这种技术方便与其他平面电路技术（如微带线和共面波导）集成，提高了设计灵活性。 【SIW的分析方法与传播特性】 在设计和分析SIW时，通常会使用全模和半模结构。全模SIW支持所有四种TEM（横电磁）模式，而半模SIW仅支持两种，这使得半模结构在小型化和特定频率选择性应用中更具优势。分析SIW的方法包括利用传输线理论、有限元法（FEM）和矩量法（MoM）。这些方法用于计算SIW的传播常数、阻抗特性和模式分布，从而为设计提供关键参数。 【SIW谐振器与振荡器】 SIW谐振器是实现滤波器、耦合器和振荡器等微波组件的基础。通过研究体效应二极管的负阻特性，可以设计出基于SIW的振荡器。这些振荡器能够产生稳定的微波信号，满足通信和其他电子系统的需求。实验结果显示，这类振荡器可以达到工程应用的技术指标。 【SIW与矩形波导的转换及共面线耦合】 在不同组件间实现高效转换是微波系统集成的关键。通过阻抗变换和模式渐变原理，可以设计出SIW与矩形波导之间的转换结构，确保信号在不同介质间的无缝传递。此外，共面线与SIW的耦合结构设计基于电磁场的模式耦合理论，确保了宽频带内的良好匹配和信号传输。 【带通滤波器与小型化天线设计】 利用半模SIW和电磁带隙结构（EBG）的组合，可以构建宽频带带通滤波器，这种滤波器可以有效地抑制不需要的频率成分，提高信号纯度。同时，研究半模SIW的谐振和辐射特性，可以设计出采用微带馈电的天线结构，实现小型化和高性能的天线设计。 【未来研究展望】 尽管SIW技术已经在微波和毫米波领域取得了显著成就，但仍有许多挑战和潜在的研究方向，如提高频率覆盖范围、优化滤波器性能、进一步小型化天线设计以及在多层和三维集成中的应用。这些研究将进一步推动SIW技术在无线通信、雷达系统、卫星通信等领域的广泛应用。