本文選題：超寬帶帶通濾波器 + Fabry-Perot諧振天線　； 參考：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：隨著基片集成波導(dǎo)(SIW)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)理論研究的不斷發(fā)展完善,各種基于SIW的有源及無(wú)源器件研究工作進(jìn)展迅速。濾波器(尤其是帶通濾波器)和天線是其中兩個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容,也是無(wú)線通信系統(tǒng)中必不可少的兩個(gè)重要元件：天線氮責(zé)發(fā)射和接受信號(hào)；濾波器需要濾除鏡頻一類的干擾信號(hào),抑制雜散信號(hào),以保證所需的頻段上信息的完整性和正確性。超寬帶(UWB)系統(tǒng)因其高速率數(shù)據(jù)傳輸、低能量密度和低傳輸能量的特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用,而UWB帶通濾波器是其中的一個(gè)關(guān)鍵元件,高選擇性的寬帶帶通濾波器可用來(lái)抑制不需要的信號(hào),并改善UWB系統(tǒng)的性能。在高速的WLAN、衛(wèi)星信號(hào)接收以及各種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線連接應(yīng)用中,都需要低成本的高增益平面天線。傳統(tǒng)的通過(guò)天線陣列實(shí)現(xiàn)高增益的方法,要求復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò),并且影響天線效率,而Fabry-Perot(FP)諧振天線只需單個(gè)饋源即可實(shí)現(xiàn)高增益,因此受到廣泛的關(guān)注。本文將基于基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu),研究和分析高選擇性的UWB帶通濾波器和低剖面的基板集成Fabry-Perot諧振天線。 首先綜述了基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在濾波器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和發(fā)展、Fabry-Perot諧振天線的發(fā)展歷史和趨勢(shì)。論文的第四章介紹了Fabry-Perot諧振天線的基本理論和工作原理,推導(dǎo)了雙側(cè)部分反射板組成的和單側(cè)部分反射板的兩種形式的Fabry-Perot皆振天線的基本特征參數(shù),并對(duì)其實(shí)現(xiàn)低剖面化的機(jī)理進(jìn)行了分類分析。論文的第二、三、五章分別針對(duì)IADGS級(jí)聯(lián)HMSIW的高選擇性超寬帶濾波器、SIW/HMSIW加載ADGS的高選擇性寬帶濾波器和SIW槽饋電的基板集成亞波長(zhǎng)Fabry-Perot皆振天線進(jìn)行了分析和研究。 級(jí)聯(lián)高通/低通濾波器法是設(shè)計(jì)UWB帶通濾波器的一種最直觀的方法。論文首先介紹了具有準(zhǔn)橢圓函數(shù)低通濾波特性的非對(duì)稱缺陷地結(jié)構(gòu)(ADGS),并對(duì)改進(jìn)型的非對(duì)稱缺陷地結(jié)構(gòu)(IADGS)通帶內(nèi)回波損耗和帶外抑制的改善,做出了合理的理論解釋,進(jìn)而給出了具有高截止頻率的IADGS單元的設(shè)計(jì)步驟。接著,設(shè)計(jì)了多個(gè)IADGS單元組成的高選擇性低通濾波器,并級(jí)聯(lián)具有較寬純主模工作頻帶的HMSIW高通結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了通帶約為5.8-10.6GHz的高選擇性UWB帶通濾波器。 ADGS結(jié)構(gòu)單元可直接應(yīng)用到SIW的頂層或底層的金屬寬邊的中心線上,也可蝕刻在HMSIW的開(kāi)放邊界對(duì)應(yīng)的金屬地附近,同樣能在高頻端表現(xiàn)出準(zhǔn)橢圓函數(shù)的帶阻特性。這樣就在天然高通的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)中加載了低通結(jié)構(gòu)單元,或者叫帶隙結(jié)構(gòu)單元,可用來(lái)實(shí)現(xiàn)寬帶的帶通濾波器,結(jié)構(gòu)更加緊湊。通過(guò)HMSIW加載ADGS單元同樣實(shí)現(xiàn)了通帶約為5.8-10.6GHz的高選擇性UWB帶通濾波器,SIW上層金屬寬邊加載ADGS則實(shí)現(xiàn)了具有高選擇性的30%分?jǐn)?shù)帶寬C波段帶通濾波器。 最后提出并研究了一種新型的SIW槽饋電的基板集成亞波長(zhǎng)Fabry-Perot譜振天線。采用基片集成波導(dǎo)上才層金屬寬邊開(kāi)縱槽的激勵(lì)形式,結(jié)合部分反射人工磁導(dǎo)體以及介質(zhì)基板鎮(zhèn)充腔,有效地降低了天線高度以適應(yīng)普通PCB電路系統(tǒng)的要求。為進(jìn)一步降低天線高度,空氣腔被介質(zhì)基片填充,形成一種新型的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的全基片集成的FP諧振天線,便于與電路板集成。研究分析了基片集成波導(dǎo)縱槽饋電形式對(duì)天線增益寬帶的影響,與傳統(tǒng)的長(zhǎng)微帶激勵(lì)的貼片饋源形式相比,基片集成波導(dǎo)雙縱槽饋源使得FP諧振天線的主波方向保持在正方向上,并且隨頻率變化不敏感;歐姆損耗和介質(zhì)損耗都有明顯的減小,捉高了天線的輻射效率。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明,該天線具有低剖面、高增益、高效率和穩(wěn)定的正方向輻射等一系列優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),易于與電路板系統(tǒng)集成和結(jié)構(gòu)魯棒性好的特點(diǎn)又使其便于大規(guī)模的低成本生產(chǎn)。
[Abstract]:With the continuous development of the basic theory of substrate integrated waveguide ( SIW ) structure , the research work of various active and passive devices based on SIW has progressed rapidly . The filters ( especially bandpass filters ) and antennas are two of the important research contents , and are necessary two important elements in the wireless communication system : the antenna nitrogen is responsible for transmitting and receiving signals ;
Ultra - wideband ( UWB ) systems are widely used because of their high rate data transmission , low energy density and low transmission energy .

The application and development of the integrated waveguide structure in filter design and the history and trend of Fabry - Perot resonant antenna are reviewed firstly . The basic theory and working principle of Fabry - Perot resonant antenna are introduced in chapter 4 . The basic characteristic parameters of Fabry - Perot resonator antenna are analyzed . The second , third and fifth chapters of this paper are respectively analyzed and studied for high - selectivity ultra - wideband filter of IADGS cascade HMSIW , SIW / HMSIW high - selectivity broadband filter and SIW slot - fed substrate integrated sub - wavelength Fabry - Perot resonator antenna .

In this paper , we introduce an asymmetric defect ground structure ( ADGS ) with quasi - elliptic function low - pass filtering characteristics , and provide a reasonable theoretical explanation for the improved asymmetric defect ground structure ( IADGS ) band . Then , a high - selectivity low - pass filter with high cut - off frequency is designed .

The ADGS unit can be directly applied to the center line of the metal broad side of SIW top layer or bottom layer , can also be etched near the metal ground corresponding to the open boundary of HMSIW , and can also show quasi - elliptic function band - resistance characteristic at high frequency end .

In order to further reduce the height of the antenna , the air cavity is filled with the dielectric substrate to form a novel structure - stabilized full - substrate integrated FP resonant antenna .

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN713;TN820

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 翁麗鴻;郭玉春;史小衛(wèi);;缺陷地面結(jié)構(gòu)最新研究進(jìn)展[J];微波學(xué)報(bào);2008年S1期

2 劉震國(guó);葛志晨;;Fabry-Perot諧振天線研究綜述[J];現(xiàn)代雷達(dá);2009年09期

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本文編號(hào)：1733917