基板集成波导转换器的设计与仿真

0简介基板集成波导(SIW)是一种三维周期性结构,可通过PCB和LTCC等集成工艺获得,可用于限制通过金属过孔或空气过孔向外辐射的电磁波,从而代替传统的矩形金属波导或无辐射介质波导(NRD)集成波导结构。

与传统的矩形金属波导相比,SIW还具有良好的传播特性,例如高品质因数,易于设计和加工等,并且比传统的波导更紧凑,具有体积小,重量轻的优点,这种结构易于集成因此,可以大大减小原始微波和毫米波波导器件以及基于该波导的其他微波无源器件的尺寸,重量和价格。

基板集成波导技术可以提供一种新的高质量微波和毫米波电路集成技术。

目前,它已逐渐被微波界所认可,并得到了国际学术界和业界的重视。

但是,该技术的一个重要问题是其与其他形式的传输线之间的过渡问题(转换)。

微波有源器件大多采用表面封装或芯片的形式,在安装过程中需要共面的电路结构(例如共面的波导,微带线等)。

因此,SIW和共面传输线之间的过渡是该技术的重要前提,其最重要的指标是带宽和回波损耗。

1 SIW的基本原理在毫米波频带中,矩形波导和微带线之间的转换是最常用的一种。

对其进行转换的基本要求是传输损耗和回波损耗应该低,并且应该有足够的带宽。

易于组装,同时具有良好的可重复性和一致性。

另外,它可以与电路配合设计,非常便于加工和生产。

SIW的侧壁由周期性的金属通孔组成,等效于横向切开矩形波导的窄壁,因此SIW只能传输TEno模式。

实验证明,SIW的传输特性与矩形波导相似。

因此,可以将SIW转换为等效的矩形波导,并使用矩形波导理论进行设计以提高设计效率。

SIW的宽度W和等效矩形波导的宽度W之间的等效关系如下:其中d是金属通孔的直径,s是相邻通孔之间的中心距离,W是W的宽度SIW。

2微带-探针-SIW异质转换结构采用异质结构,下基板可设置为SIW,上基板为普通PCB,微带线刻蚀在上基板上。

上方的微带线通过金属探针连接至下方的SIW,并且探针与SIW的底部接触。

为了使能量更好地通过探针进入SIW,可以在上基板的探针周围设计金属柱,并可以适当调整转换结构的参数值,最终获得如图所示的微带1. Probe-SIW交叉转换的结构图。

该结构的上下基板的厚度h为0.508mm,探针半径R_pin为0.28mm,探针中心与下圆柱体中心之间的距离为2.465mm,SIW上层蚀刻孔半径R_cave为0。

6毫米这种结构的工作频率为15GHz。

在11.51〜13.74GHz和14.76〜25.38 GHz频段,回波损耗低于-10 dB,插入损耗通常小于-0.8 dB,因此,该结构在两个频段均具有带通特性。

在14.31〜14.47GHz频段,回波损耗大于-2 dB,插入损耗小于-10 dB,具有带阻特性。

最终结果是具有双带通和宽带带通滤波特性,仿真结果如图2所示。

3结论本文设计和仿真的多层转换器具有良好的传播特性,较低的过程要求,简单的处理过程和易于实施的过程。

该转换结构可以分别在Ku波段和K波段实现100%的良性传播和86.82%的良性传播,比传统结构更为紧凑,更便于实际应用,完全满足了微波日益小型化的要求。

设备。

该结构可用于设计常见的微波设备

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