【摘要】：8mm基片集成波導(dǎo)環(huán)行器(Substrate Integrated Waveguide簡(jiǎn)稱SIW)即工作波長(zhǎng)為8mm的基片集成波導(dǎo)環(huán)行器。環(huán)行器是一種重要的微波鐵氧體器件,其利用的是鐵氧體的非互易性。其應(yīng)用非常廣泛。主要應(yīng)用在雷達(dá)系統(tǒng)中的TR組件作為級(jí)間隔離應(yīng)用。也可以作為收發(fā)共用的天線的轉(zhuǎn)換開關(guān),可以切換信號(hào)的收發(fā)狀態(tài)。將環(huán)行器的某一端口接上匹配負(fù)載,可以作為隔離器使用。環(huán)行器的這些特點(diǎn),使其成為無線通信系統(tǒng)中必不可缺的元器件。傳統(tǒng)的環(huán)行器有微帶型和波導(dǎo)型等。波導(dǎo)型環(huán)行器具有高功率,高Q值,低插入損耗等優(yōu)點(diǎn),但是其也具有體積大的缺點(diǎn)。而微帶型環(huán)行器具有體積小易集成的有點(diǎn),但是其也具有低功率容量等缺點(diǎn)。隨著目前通信技術(shù)的發(fā)展,亟需一種體積小易集成,同時(shí)具有高功率容量的環(huán)行器。為了研究一種兼具波導(dǎo)型和微帶線環(huán)行器優(yōu)點(diǎn)的環(huán)行器,研究者發(fā)現(xiàn)了一種新型的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)——基片集成波導(dǎo)。這類導(dǎo)波結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是,功率容量大,體積小,易于集成,而且高頻性能良好,價(jià)格低廉,可以用目前的LTCC及光刻工藝實(shí)現(xiàn),適合大規(guī)模生產(chǎn)。而且,SIW結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)可以很容易的實(shí)現(xiàn)上下面轉(zhuǎn)換。基于SIW的這些優(yōu)點(diǎn),我們可以將其引入到環(huán)行器的設(shè)計(jì)當(dāng)中來。基于上面的這些情況,本文根據(jù)文獻(xiàn)首先研究了SIW的結(jié)構(gòu)和傳輸特性,根據(jù)矩形波導(dǎo)獲得了SIW結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)方法。并用仿真軟件HFSS研究了SIW結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其傳輸性能的影響。然后還設(shè)計(jì)了一款Ka波段的SIW結(jié)構(gòu),并在此基礎(chǔ)上研究了SIW到微帶線的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不同于一般的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu),采用了二次曲線轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu),最終得到了一個(gè)性能最優(yōu)的轉(zhuǎn)換器,并將其用在后面的整個(gè)環(huán)行器的設(shè)計(jì)之中。完成這些工作之后,開始設(shè)計(jì)一款Ka波段的環(huán)行器,最初的結(jié)構(gòu)為Y型三端口對(duì)稱環(huán)行器,在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一款更易于集成的T型環(huán)行器。在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上,加工測(cè)試了實(shí)物器件。最后,從理論上對(duì)基片集成波導(dǎo)環(huán)行器的失效率進(jìn)行了分析,得出了其一般失效率計(jì)算公式。
[Abstract]:8mm substrate integrated waveguide circulator (Substrate Integrated Waveguide (SIW) is a substrate integrated waveguide circulator with operating wavelength of 8mm. Circulator is an important microwave ferrite device which utilizes the non-reciprocity of ferrite. It is widely used. The TR module, which is mainly used in radar system, is used as the application of interstage isolation. It can also be used as a switching switch for a common antenna, and can switch the state of the signal. A matching load is attached to a port of the circulator and can be used as an isolator. These characteristics of circulator make it an indispensable component in wireless communication system. Traditional circulators include microstrip type and waveguide type. Waveguide circulator has the advantages of high power, high Q value and low insertion loss, but it also has the disadvantage of large volume. The microstrip circulator has some disadvantages such as small size and easy integration, but it also has the disadvantages of low power capacity and so on. With the development of communication technology, there is an urgent need for a circulator with small size and easy integration and high power capacity. In order to study a circulator with the advantages of waveguide type and microstrip line circulator, a new type of guided wave structure-substrate integrated waveguide has been found. This type of guided wave structure is characterized by large power capacity, small volume, easy integration, good high frequency performance and low price. It can be realized by the current LTCC and lithography technology and is suitable for mass production. Moreover, the SIW structure can be easily implemented at design time. Based on these advantages of SIW, we can introduce it into the design of circulator. Based on the above conditions, the structure and transmission characteristics of SIW are studied firstly, and the parameter design method of SIW structure is obtained according to the rectangular waveguide. The influence of SIW structure parameters on its transmission performance is studied by using HFSS software. Then a Ka band SIW structure is designed and the conversion structure from SIW to microstrip line is studied. This structure is different from the general conversion structure. The conic conversion structure is used to obtain a converter with the best performance and is used in the design of the whole circulator. After this work is done, a Ka band circulator is designed. The initial structure is Y type three-port symmetric circulator. On this basis, a T type circulator is designed, which is easier to integrate. On the basis of the design, the physical device is processed and tested. Finally, the failure rate of the substrate integrated waveguide circulator is analyzed theoretically, and the general formula for calculating the failure rate is obtained.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN621

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