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基于慢波基片集成波导的X波段功分器设计

黄文 陈肖 任仪 周正宜 朱泓宇 曾婷

黄文,陈肖,任仪,等. 基于慢波基片集成波导的X波段功分器设计[J]. 电波科学学报,2022,37(3):1-7. DOI: 10.12265/j.cjors.2021142
引用本文: 黄文,陈肖,任仪,等. 基于慢波基片集成波导的X波段功分器设计[J]. 电波科学学报,2022,37(3):1-7. DOI: 10.12265/j.cjors.2021142
HUANG W, CHEN X, REN Y, et al. Design of X-band power divider based on slow-wave substrate integrated waveguide[J]. Chinese journal of radio science,2022,37(3):1-7. (in Chinese). DOI: 10.12265/j.cjors.2021142
Citation: HUANG W, CHEN X, REN Y, et al. Design of X-band power divider based on slow-wave substrate integrated waveguide[J]. Chinese journal of radio science,2022,37(3):1-7. (in Chinese). DOI: 10.12265/j.cjors.2021142

基于慢波基片集成波导的X波段功分器设计

doi: 10.12265/j.cjors.2021142
基金项目: 国家自然科学基金(61871063)
详细信息
    作者简介:

    黄文:(1984—),女,重庆人,重庆邮电大学光电工程学院副教授,博士,研究方向为微波射频电路及天线

    陈肖:(1998—),男,重庆人,重庆邮电大学硕士研究生,研究方向为微波射频电路

    任仪:(1982—),男,安徽人,重庆邮电大学光电工程学院教授,博士,研究方向为微波射频电路及天线

    通讯作者:

    黄文 E-mail:huangwen@cqupt.edu.cn

  • 中图分类号: TN626

Design of X-band power divider based on slow-wave substrate integrated waveguide

  • 摘要: 针对传统基片集成波导(substrate integrated waveguide,SIW)功分器设计中宽带化和小型化不易兼顾的问题,提出了一种基于慢波SIW(slow-wave SIW, SW-SIW)的功分器. 采用微带折线构成的慢波结构单元加载于SIW金属表面上,代替传统SIW连续的金属表面,与同尺寸的SIW相比,SW-SIW的截止频率下降了40%,能够实现横向尺寸的缩减,尤其当SW-SIW达到与SIW相同的相移量时,SW-SIW所需纵向尺寸更小. 所提出的基于SW-SIW的功分器在具有较宽带宽的同时实现了器件尺寸的减小. 通过测试结果可得,该功分器在8.25~12.8 GHz频带内的反射系数|S11|<−10 dB,相对带宽达到了43.2%,相位一致性良好且小型化效果明显,适用于紧凑型微波射频前端.
  • 图  1  SIW结构图

    Fig.  1  SIW structure diagram

    图  2  SW-SIW及单元结构示意图

    Fig.  2  Schematic diagram of the SW-SIW and unit

    图  3  S参数仿真结果

    Fig.  3  Simulation results of S parameter

    4  频率均为12.5 GHz时电场图对比

    4  Comparison of electric fields at 12.5 GHz

    图  5  SW结构单元等效电路

    Fig.  5  Equivalent circuit of the SW structure unit

    6  SW结构单元等效电路仿真结果与HFSS仿真结果对比

    6  Comparison between the SW structure unit equivalent circuit simulation results with HFSS simulation results

    图  7  H-T分支结构

    Fig.  7  H-T branch structure

    图  8  SW-SIW功分器

    Fig.  8  SW-SIW power divider

    图  9  SW-SIW功分器实物图

    Fig.  9  Photo of the SW-SIW power divider

    10  SW-SIW功分器仿真和测试结果对比

    10  Simulated and measured results of SW-SIW power divider

    表  1  SW-SIW的结构参数

    Tab.  1  Structural parameters of SW-SIW

    参数取值/mm参数取值/mm
    L10.50W19.50
    L20.75Wt2.40
    L30.15Lt4.00
    L40.30p0.90
    L50.30d0.50
    L60.30W501.50
    L70.40w0.10
    a2.25b1.70
    下载: 导出CSV

    表  2  所提出的功分器与已报道SIW功分器性能对比

    Tab.  2  Performance comparison between the proposed power divider and the reported SIW power divider

    文献基本结构中心频率/GHz相对带宽/%尺寸插入损耗/dB幅度不平衡度/dB相位不平衡度/(°)
    [14]环形SIW10.027.00.70λg×0.71λg0.75±0.5±5.0
    [15]SIW+DGS9.022.31.60λg×1.20λg1.10±0.2±2.0
    [16]SIW+吸波材料16.536.02.00λg×3.06λg1.20±0.5±2.2
    本文SW-SIW10.543.21.50λg×0.90λg1.20±0.6±2.0
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2021-05-19
  • 网络出版日期:  2021-08-27

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