siw微波毫米波无源电路及太赫兹关键技术研究

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1、朵击种波＊著ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣｓｃＩＥＮＣ巨ＡＮＯＴＥＮＯＬＦＩＣＭＯＧＹ〇ＣＭＮＡ硕壬学位论文ＩＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ气／ＣＪ為曲麵‘／Ｔ％我论文题目リｗ微波毫米波无源电路及太赫兹关鍵技术研究料懸—議蓮—－学号—；咖．：．作者姓名张登辉指导教师杨涛教授￣１Ｈ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据请所知，除了文中特别加标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰

2、写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。名作者签名：典苗日期：年各月乂日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可［＾将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描■等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）：导师签名

3、：小作者签名如化－：２／／佑曰撇＾Ｊ月曰分类号密级注1UDC学位论文SIW微波毫米波无源电路及太赫兹放大器关键技术研究（题名和副题名）张登辉（作者姓名）指导教师杨涛教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业电路与系统提交论文日期2016-03-30论文答辩日期2016-05-18学位授予单位和日期电子科技大学2016年06月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。STUDYOFSIWMICROWAVEMILLIMETERWAVEPASSIVECIRCUITANDTHEKEYTECHNOLOGYABOUTTHZA

4、MasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CircuitandSystemAuthor:ZhangDenghuiAdvisor:Prof.YangTaoSchool:SchoolofElectronicEngineering摘要摘要随着微波毫米波电路在军事、民用通信及其它领域的需求和应用不断增加，对微波毫米波电路设计的要求也越来越高。微波电路中的矩形波导由于其占用较大体积而急需改进。由于基片集成波导(SubstrateIntegrateWaveguide,

5、SIW)与矩形波导具有相似的低插损、高Q值特性，同时也易于集成，因此将基片集成波导应用到滤波器、功分器等无源器件的设计中已经成为人们近年来不断尝试的研究方向。由于亚毫米波波段的独特物理特性和宽频带的频谱优势，使得该频段在军事和高速无线通信等领域具有巨大的应用前景。亚毫米波射频前端是高速无线通信系统中收发信号的硬件基础，而射频前端中的功率放大器对该部分的性能有很大的影响。因此，对该频段的功率放大器的研究是具有实际应用价值的。对于亚毫米波频段的功率放大器的设计，由于其频率较高，需要采用不同于低频段的功率放大器版图设计方式。本文首先介绍了SIW的基本物理结构，对其工作原理、

6、矩形等效、工作模式和转换电路进行了分析，并运用基片集成波导这一结构进行了滤波器和功分器的设计。在滤波器的设计过程中，涉及了微带—SIW楔形渐变信号转换电路和微带—CPW—狭缝到SIW的信号转换电路，双开口互补开口环(CSRR)缺陷地结构，T形枝节感性通孔结构，感性窗口结构，以及U形槽多模谐振结构（MMR）。在功分器的设计中主要用到了周期性的扇形滤波结构和魔T的平面化结构。最终的实物测试结果表明，在本文中所设计的滤波器、功分器显示出的特性与预先设计的指导思想是相符的。文章第二部分以高电子迁移率晶体管（HEMT）的物理结构和工作特性为基础，选择了合适的HEMT器件小信号模

7、型。运用去嵌入方法对信号模型的各个参数进行了运算提取。由于在亚毫米波频段直接采用测量的S参数进行去嵌入建模的误差较大，且重现性差。本文采用外推法建模的方法，运用低频段的测量参数进行去嵌入小信号的建模，然后用低频段的信号模型进行高频仿真得到高频段的S参数。为了在这一外推的过程中提高精确度，引进了晶体管的截止频率和最大振荡频率两个变量来对建模精度进行约束。在建模完成后用这一有确定器件参数的HEMT小信号模型在ADS中进行了100GHz功率放大器的初步设计，然后在HFSS中按照ADS中设计的电路拓扑进行版图设计。最终的版图仿真结果符合预期期望。关键词：基片