發(fā)布時間：2020-04-11 16:33

【摘要】：無線電技術已經(jīng)成為現(xiàn)代信息社會不可或缺的核心技術之一,在無線通信、衛(wèi)星導航、雷達、射電天文等各個軍事和商用領域具有重要而廣泛的應用。射頻微波毫米波收發(fā)前端是無線電技術中的關鍵組成部分,是無線電產(chǎn)業(yè)中的硬件支撐。隨著現(xiàn)代無線電技術的不斷進步,人們對前端電路在低損耗、小型化、低成本、高集成度、高性能等方面已經(jīng)提出了越來越高的要求。本論文將基于介質集成懸置線(Substrate Integrated Suspended Line,SISL)這一新型傳輸線結構,充分利用其多層結構特點,在高性能、小型化、低損耗、低成本、高集成度、自封裝等方面,開展相關前端電路模塊的關鍵技術研究。本文的主要創(chuàng)新工作有:1.提出了加載補償枝節(jié)的技術途徑來提高耦合器的定向性,采用多階級聯(lián)以及金屬挖槽的方法來解決定向性補償過程中所導致的耦合度下降的問題�；赟ISL平臺,實現(xiàn)了兩種高定向性耦合器以及一種高性能巴特勒矩陣網(wǎng)絡,具有低損耗、自封裝、高集成度的優(yōu)勢。2.提出了基于SISL自封裝平臺的曲折線慢波結構,通過縮小曲折線相鄰間隙形成窄邊耦合效應從而增大慢波線的慢波系數(shù),并利用金屬化通孔實現(xiàn)兩層金屬層的互連以減小導體損耗。設計了兩種新型的慢波耦合器,具有電路尺寸小、設計靈活和自封裝的優(yōu)勢。3.提出了SISL集總參數(shù)電路的設計與實現(xiàn)方法,其電容和電感均在SISL平臺實現(xiàn),無需額外焊接表貼器件,具有成本低和損耗小的優(yōu)勢。設計了一種SISL二階集總參數(shù)耦合器電路,并通過調整內部元件參數(shù)提高了其頻率帶寬。提出了基于雙層補償概念的高密度電容結構,并基于該補償型電容設計了一種集總參數(shù)巴倫,具有電路尺寸小、頻帶寬的優(yōu)點。首次提出了一種基于變壓器結構的差分耦合器電路,且能對共模信號和交叉模信號同時進行抑制。該差分耦合器基于SISL平臺實現(xiàn),與現(xiàn)有文獻相比,具有尺寸小、頻帶寬的優(yōu)點。4.利用SISL結構的自封裝和電磁屏蔽特性,將缺陷地電路以及槽線電路內置在SISL多層板內,克服了傳統(tǒng)缺陷地結構以及槽線電路在實際工程應用中遇到的封裝和輻射問題。設計了一種具有阻帶抑制功能的SISL寬頻帶分支線耦合器,以及一種體積緊湊損耗低的寬頻帶SISL魔T,與現(xiàn)有文獻相比具有高性能的優(yōu)勢。5.提出了幾種基于SISL結構的貼片耦合器電路,在介質損耗、導體損耗、輻射損耗三個方面實現(xiàn)低損耗電路的設計,與現(xiàn)有文獻相比,所設計的SISL貼片耦合器具有低損耗和自封裝的優(yōu)勢。首次提出了基于貼片和蜂窩結構的新型SISL巴特勒矩陣網(wǎng)絡。通過采用蜂窩形式的多腔體結構,使得復雜網(wǎng)絡電路中的模塊之間具有較好的隔離度,能夠實現(xiàn)具有較高集成度的復雜系統(tǒng)網(wǎng)絡。所設計的SISL巴勒矩陣網(wǎng)絡工作在24GHz頻段,并與天線陣列集成在同一SISL平臺上,具有較高的系統(tǒng)集成度。首次提出了一種完全采用貼片結構的低損耗SISL移相器電路,其移相支路和參考線均采用三角貼片的形式,同時基于雙層金屬、介質切除以及電磁屏蔽腔,實現(xiàn)了較低的電路損耗。所設計的SISL移相器工作在24GHz頻段,并應用于SISL單平衡混頻器的設計,具有損耗小和自封裝的優(yōu)勢。6.首次提出了基于多內層板結構的新型SISL電路。針對寬邊耦合線電路,將不同耦合線分別設置在不同的內層板上,并使用支撐板對相鄰的內層板進行分隔,使得耦合路徑中幾乎沒有介質損耗。在全部基板均采用低成本且介質損耗大的FR4板材的前提下,仍能夠基于多內層板結構以及介質切除等方法,獲得較小的電路損耗。基于此技術思路,實現(xiàn)了兩種高定向性的SISL雙內層板耦合器,以及一種基于SISL三內層板結構的寬頻帶非對稱Marchand巴倫,與現(xiàn)有文獻相比,具有低成本和低損耗的優(yōu)勢。
【圖文】：

理工學院的 Rainee Simons 等學者針對雙層介質層的結構以及懸置寬邊帶對稱耦合槽線結構[27,28]，研究了抗、相對介電常數(shù)的影響。美國學者 C. H. Chan 等人置線的色散特性進行了研究[29-31]。針對懸置線的計ed Design，CAD)模型[32-34]，加拿大和美國的學者 Prnberg 等人都進行了相關的研究工作。日本電氣通信分析了懸置線邊帶殼體開槽對特性阻抗等傳輸特性大學王蘊儀等人對耦合懸置帶線的色散特性進行了理方程[36]。南京理工大學方大綱等人提出了一種寬邊耦帶線和懸置帶線，工作于偶模狀態(tài)下具有更小的損耗圖 1-1 所示，，它由位于中間的單層介質基板以及包裹磁場將分布在基板與金屬殼體之間的兩個空氣腔體內電路，懸置線具有損耗小、色散弱、功率容量大的優(yōu)無源及有源器件的設計。

圖 1-2 基于金屬殼體封裝的波導懸置線帶通濾波器[41]結構也應用在有源電路設計中。文獻[50]和[51]分別報道了混頻器和低噪聲放大器。文獻[52]報道了一種可調振蕩器結了具有高品質因數(shù)的波導懸置線諧振器，同時在微帶線結，波導懸置線諧振器的金屬外殼上加載可調結構�？梢钥绰返臒o源部分和基于微帶線的有源部分連接時，后期裝配集成。此外，在基于懸置線結構的天線設計[53-55]中，饋電線電路單獨實現(xiàn)，而與天線單元或陣列的集成仍比較困難。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN710

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 徐銳敏;陳志凱;趙偉;;微波集成電路的發(fā)展趨勢[J];微波學報;2013年Z1期

相關碩士學位論文 前5條

1 簡澤;基于SISL的天線及其陣列研究[D];電子科技大學;2018年

2 李連岳;基于SISL的微波過渡及無源器件建模與設計[D];電子科技大學;2017年

3 杜成英;基于SISL雙通帶濾波器研究[D];電子科技大學;2017年

4 鄒培;基于SISL低相噪壓控振蕩器的研究與設計[D];電子科技大學;2017年

5 李文炬;基于SISL的微波開關研究與設計[D];電子科技大學;2017年

本文編號：2623797