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1、第12A期电 子 学 报Vol.31No.12A2003年12月ACTAELECTRONICASINICADec.2003基片集成波导和微带转换器的理论与实验研究111111,2李 皓,华 光,陈继新,洪 伟,崔铁军,吴 柯(1.东南大学毫米波国家重点实验室,江苏南京210096;2.加拿大蒙特利尔大学工学院电子及计算机系,蒙特利尔,加拿大) 摘 要:基片集成波导(SIW)技术中非常重要的问题之一是该类波导与其它形式传输线的过渡问题.最近已有文章探讨了SIW与微带线过渡的一种锥形结构,在本文中对此
2、类结构进行了全面的拓展,分析了直接过渡、凸型过渡和凹型过渡几种情况,并实验验证了C波段的微带2SIW转换器.实验结果表明,在4.1～5.5GHz的频段内,驻波比小于1.2,插损优于0.5dB.关键词:转换器;波导;SIW;混合电路中图分类号:TN011文献标识码:A文章编号:037222112(2003)12A22002203TheoreticalandExperimentalInvestigationontheTransitionbetweentheSubstrateIntegratedWaveguid
3、e(SIW)andMicrostrip111111,2LIHao,HUAGuang,CHENJin2xin,HONGWei,CUITie2jun,WUKe(1.StateKeyLaborataryofMilimeterWaves,SoutheastUniversity,Nanjing,Jiangsu210096,China;2.Poly2GramesResearchCenter,EcolePolytechniquedeMontreal,Montreal,Canada)Abstract:Oneofthepr
4、incipalproblemsinstudyingthesubstrateintegratedwaveguide(SIW)isthetransitionofSIWwithothertypesoftransmissionlines.RecentlyatapertransitionbetweenmicrostriplineandSIWhasbeenproposed.Inthispaper,theideahasbeenextendedtomoregeneralcases,andseveralnewtransit
5、iontypeshavebeendeveloped,includingthedirect,concave,andcon2vextransitions,andthetransitionwithmultilayers.AnexperimentalstudyhasbeenmadeattheCband,whichshowsthataVSWRlessthan1.2throughtheband4.1to5.5GHzandaninsertionlossbetterthan0.5dBcanbeobtained.Keywo
6、rds:transition;waveguide;SIW;hybridcircuit1 引言异面形式,微带线与SIW的宽面分布在不同层的介质基片 基片集成波导是一类新型波导[1～4],可以广泛地应用于上,通过小孔或缝隙发生耦合.微波及毫米波电路中.此类波导的一个重要性质是具有与传211 共面形式统矩形波导相近的传播特性,诸如品质因数高、易于设计等,共面形式的微带2SIW转换器的基本结构示于图1.可以同时较传统波导更为紧凑,具有体积小、重量轻、容易加工和直观地发现微带线所支持的电场结构与SIW的主模式(T
7、E10)集成等优点.但是由于微波有源器件大都是表面封装或芯片的场结构具有一种自然的相似性,因此有理由相信这是一种形式,在安装时需要共面电路结构—如共面波导、微带线等.自然的过渡.对于传统的矩形波导,某一模式的等效阻抗为因此,基片集成波导与共面传输线的过渡问题是这项技术推Z=(b/a)Zc广的一个重要前提,设计这类转换的最重要的指标是带宽及其中Zc为该模式的特性阻抗.由于SIW的传播特性与传统的[1]回波损耗.文献[2]给出了一种锥形的微带2SIW转换器结构.矩形波导颇为相近,仅传播常数有微小差异.因此可以
8、认为在本文中,我们对此类结构进行了全面拓展,提出了两类共四此公式也可用于SIW等效阻抗的计算,在设计时应保证在所种微带线与SIW的过渡形式.数值计算和实验结果均表明这需的工作频段微带线的特性阻抗与SIW的等效阻抗相匹配.类转换器可以达到设计的要求.三种基本的转换形式示于图2,居中的一种可以与其它形式相结合来做输入输出端的阻抗匹配.我们采用时域有限差分2 结构分析与数值模拟法(FDTD)分析了这类过渡结构,结果表明选择不同的结构
