本文關(guān)鍵詞：新型微波毫米波器件關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著現(xiàn)代無線通信技術(shù)的快速發(fā)展,微波毫米波無源器件作為通信系統(tǒng)的關(guān)鍵組件一直是射頻工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。小型化、多頻/多模、低成本以及易于與有源系統(tǒng)集成成為主要的研究方向。近幾年,各種結(jié)構(gòu)新穎的無源器件,如基于新型人工介質(zhì)和基片集成波導(dǎo)的濾波器、雙工/多工器、相移器、定向耦合器、功率分配/合成器等相繼被報道。然而,針對不同的無線通信應(yīng)用領(lǐng)域,單種器件設(shè)計方法難以滿足快速發(fā)展的應(yīng)用需求。因此,本文面向高速發(fā)展的無線通信領(lǐng)域?qū)π滦臀⒉ê撩撞ㄆ骷钠惹袘?yīng)用需求,在分析總結(jié)已報道的各種設(shè)計方法的基礎(chǔ)上,分別以人工介質(zhì)和基片集成波導(dǎo)作為出發(fā)點(diǎn),引入推導(dǎo)人工介質(zhì)與基片集成波導(dǎo)的電磁傳輸與色散等特性,提出了多種適用于微波毫米波無線通信系統(tǒng)的新型無源器/組件的設(shè)計方法,完成了相關(guān)的理論分析、電磁仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,突破了其中存在的小型化和多頻段等關(guān)鍵性技術(shù)問題,形成了覆蓋信號濾波、能量過渡、功率合成、匹配吸波、收發(fā)雙工和天線輻射等功能較為完整的微波毫米波通信電路與系統(tǒng)中的無源器件技術(shù)方案。研究內(nèi)容主要分為以下4部分:1.基于新型平面結(jié)構(gòu)人工介質(zhì)吸波材料,提出了一種緊湊型矩形波導(dǎo)匹配終端設(shè)計方法。將新型平面結(jié)構(gòu)人工介質(zhì)加載到短路矩形波導(dǎo)末端,通過優(yōu)化構(gòu)成人工介質(zhì)的金屬諧振單元的尺寸大小,以及構(gòu)成人工介質(zhì)的介電材料的厚度等關(guān)鍵參數(shù),使得加載有人工介質(zhì)的矩形波導(dǎo)終端能無反射地完美吸收入射電磁波能量,以達(dá)到匹配目的。通過理論分析計算、電磁仿真優(yōu)化以及物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法,并利用多種人工介質(zhì)結(jié)構(gòu),詳細(xì)研究分析這種新型匹配終端的電磁波反射和匹配機(jī)理和性能。2.在常規(guī)金屬開口諧振環(huán)人工介質(zhì)單元的基礎(chǔ)上,提出了一種改進(jìn)型金屬開口諧振環(huán)單元構(gòu)造方法,并應(yīng)用此種諧振環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊型微帶帶通濾波器、雙工器等新型微波毫米波頻率選擇器件。將典型金屬開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的其中一端與地平面通過金屬化通孔直連,以構(gòu)成具有非對稱效應(yīng)的新型諧振單元;進(jìn)一步地,將多個這種新型諧振單元組合設(shè)計具有良好濾波性能的緊湊型濾波器、雙工器等器件。本文通過詳細(xì)機(jī)理分析、電磁仿真和實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了新型頻率選擇器件設(shè)計的有效性。3.基于金屬單環(huán)多頻諧振單元結(jié)構(gòu),提出了一種緊湊型平面單極子天線設(shè)計方法。這種金屬諧振環(huán)具有多個諧振頻率,將其作為平面單極子天線的電磁能量輻射單元,并通過良好的阻抗匹配設(shè)計,易于實(shí)現(xiàn)兼顧多頻帶工作和小型化兩個特性。本文采用共面波導(dǎo)和微帶線兩種饋電方式,對比研究分析了的新型平面單極子天線的駐波比和輻射特性。4.基于鰭線探針、微帶漸變等電磁能量轉(zhuǎn)換傳輸技術(shù),提出了基片集成波導(dǎo)至矩形波導(dǎo)、微帶兩種傳輸線的寬帶過渡技術(shù)方法,并進(jìn)一步探索了基于非對稱鰭線探針的矩形波導(dǎo)至微帶線的寬帶小型化過渡法方法。同時,運(yùn)用微帶至基片集成波導(dǎo)漸變過渡的方法,提出基于HMSIW耦合電橋的高效率功率放大合成技術(shù)。本文采用理論推導(dǎo)、電磁仿真與應(yīng)用驗(yàn)證相結(jié)合的方法,完成了基于SIW/HMSIW的能量過渡與功率合成技術(shù)研究與器件設(shè)計。
【關(guān)鍵詞】：微波毫米波器件 人工介質(zhì)材料 基片集成波導(dǎo) 匹配終端 濾波器 雙工器 多頻天線 寬帶過渡、耦合電橋、功率合成
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN61
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 縮略詞表15-16
• 第一章 緒論16-34
• 1.1 引言16-17
• 1.2 微波毫米波無源器件研究進(jìn)展情況17-30
• 1.2.1 常規(guī)微波毫米波無源器件研究進(jìn)展17-21
• 1.2.2 基于人工介質(zhì)的微波毫米波無源器件研究進(jìn)展21-26
• 1.2.3 基于基片集成波導(dǎo)的微波毫米波無源器件研究進(jìn)展26-29
• 1.2.4 基于組合技術(shù)的微波毫米波無源器件研究進(jìn)展29-30
• 1.3 主要研究內(nèi)容與貢獻(xiàn)30-32
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)與章節(jié)安排32-34
• 第二章 人工介質(zhì)與基片集成波導(dǎo)基本理論34-55
• 2.1 引言34
• 2.2 人工介質(zhì)基本理論及分析方法34-44
• 2.2.1 基本方程34-36
• 2.2.2 介質(zhì)介電常數(shù)色散模型36-38
• 2.2.3 介質(zhì)參數(shù)提取方法38-41
• 2.2.4 人工介質(zhì)的奇異電磁特性41-44
• 2.3 基片集成波導(dǎo)基本理論和分析方法44-49
• 2.3.1 基片集成波導(dǎo)場分布與色散特性45-48
• 2.3.2 基片集成波導(dǎo)等效寬度與衰減特性48-49
• 2.4 半�；刹▽�(dǎo)基本理論和分析方法49-54
• 2.4.1 HMSIW的場分布與色散特性50-52
• 2.4.2 HMSIW的等效寬度與衰減特性52-54
• 2.5 本章小結(jié)54-55
• 第三章 基于人工介質(zhì)的匹配終端技術(shù)55-68
• 3.1 引言55-56
• 3.2 介質(zhì)分界面的菲涅爾方程56
• 3.3 基于人工介質(zhì)的矩形波導(dǎo)匹配終端56-61
• 3.4 匹配終端的人工介質(zhì)單元結(jié)構(gòu)研究61-67
• 3.5 本章小結(jié)67-68
• 第四章 基于人工介質(zhì)的濾波器件技術(shù)68-81
• 4.1 引言68
• 4.2 改進(jìn)型人工介質(zhì)單元耦合結(jié)構(gòu)68-70
• 4.3 基于改進(jìn)型人工介質(zhì)單元的帶通濾波器70-73
• 4.4 基于改進(jìn)型人工介質(zhì)單元的雙工器73-77
• 4.5 基于改進(jìn)型人工介質(zhì)單元的二階帶通濾波器77-80
• 4.6 本章小結(jié)80-81
• 第五章 基于人工介質(zhì)的多頻天線技術(shù)81-86
• 5.1 引言81
• 5.2 多頻天線結(jié)構(gòu)設(shè)計81-83
• 5.3 多頻天線仿真與測試83-85
• 5.4 本章小結(jié)85-86
• 第六章 基于SIW的過渡與功率合成技術(shù)86-107
• 6.1 引言86
• 6.2 基片集成波導(dǎo)的寬帶過渡技術(shù)86-98
• 6.2.1 基片集成波導(dǎo)至矩型波導(dǎo)的寬帶過渡86-91
• 6.2.2 矩形波導(dǎo)至微帶線的寬帶過渡91-96
• 6.2.3 基片集成波導(dǎo)至微帶線的寬帶過渡96-98
• 6.3 基于HMSIW耦合電橋的功率合成技術(shù)98-106
• 6.3.1 基于HMSIW的耦合電橋101-104
• 6.3.2 基于耦合電橋的功率合成104-106
• 6.4 本章小結(jié)106-107
• 第七章 全文總結(jié)與展望107-110
• 7.1 全文總結(jié)107-108
• 7.2 后續(xù)工作展望108-110
• 致謝110-111
• 參考文獻(xiàn)111-125
• 個人簡歷125-126
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果126-130
• 攻讀博士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目130-131

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本文編號：331410