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williamhill吧:宽带高隔离度SIW功分器设计

发布时间:2022-05-27 01:35:22 来源:william威廉希尔 作者:williamhill吧

  :介绍了一种新型高隔离度宽带介质集成功分器。该功分器的顶层金属上设计了三个蝶形的辐射缝隙用以增强SIW(基片集成波导)功分器的带通特性。用耦合槽和电阻将魔T中的匹配电场臂平面化,将其用于该功分器来增强输出端口间的隔离度。同时输入与输出端口均采用微带到SIW的过渡结构以减少回波损耗,使功分器在保持较好回波损耗的同时具有较高的输出端口隔离度。详细介绍了设计原理和仿真分析,对实物进行了测试。

  摘要:介绍了一种新型高隔离度宽带介质集成功分器。该功分器的顶层金属上设计了三个蝶形的辐射缝隙用以增强SIW(基片集成波导)功分器的带通特性。用耦合槽和电阻将魔T中的匹配电场臂平面化,将其用于该功分器来增强输出端口间的隔离度。同时输入与输出端口均采用微带到SIW的过渡结构以减少回波损耗,使功分器在保持较好回波损耗的同时具有较高的输出端口隔离度。详细介绍了设计原理和仿真分析,对实物进行了测试。

  金属波导器件已经被广泛的运用在微波毫米波通信系统中,但是它们的低集成度和高生产成本阻碍了进一步应用。基片集成波导(SIW)由于它具有高Q值、高集成度和易于加工的特性,并能方便的实现与微带线,共面波导等平面传输线的集成,已成为微波无源器件研究的新方向。目前,在功分器、滤波器和耦合器等无源器件的设计中运用该技术已经显示出了SIW相比较于金属波导的优越特性。本文运用三维电磁仿真软件设计了一个新型结构的Ku波段基片集成波导功分器,实测结果表明该结构的功分器具有较好的性能。

  本文将具有滤波功能的碟形结构和魔T平面化电场匹配臂运用到这一新型功分器上。该功分器的滤波结构通过在SIW器件顶层蚀刻出放射槽来实现,如图1所示。这一蝶形结构被用来增强频率选择性,显著的减少了回波损耗[1]。在提高隔离度方面,通常通过在输出端口间插入隔离电阻来实现,但该方法一般只适用于微带线结构。魔T结构的各端口之间有着很好的隔离特性,但是其波导的结构使其占用体积过大,将这一结构平面化后用于SIW功分器的设计,在输出端口间取得了较高的隔离度[2],如图2所示。同时,为了减少信号在传输过程中的损失,在输入输出端口均采用了微带到SIW的过渡设计[3]。

  公式中(1)中fc是功分器截止频率,Weff是SIW器件工作的等效矩形波导宽度,W则是SIW器件的物理宽度。D和P分别是金属通孔的直径和孔间距。C是光在真空中的速度,εr是介质的相对介电常数。

  本文设计的SIW功分器布局如图3所示。由于SIW结构具有高通特性,而电磁狭缝带隙结构具有阻带的特性,因此用一个周期性的蝶形辐射结构被刻蚀在SIW的顶层去实现这一滤波响应[5]。影响这一特性的主要有碟形缝隙之间的距离LR,碟形两端扇形的半径r,弧度角θ,以及连接上下两个扇形的缝隙长条,其高为g,宽度为S。这些参数通过电磁仿真进行优化,从而得到最好的带外抑制。