多层介质结构微波无源集成模块设计原理与设计技术研究

本项目研究基于多层介质结构的微波无源电路集成模块的设计问题，微波与射频无源电路的小型化与集成化是目前微波领域研究的前沿课题之一，而采用多层介质结构来设计制作微波与射频无源电路则是其实现小型化与集成化的主要途径，因此，该课题的研究成果有着重要的实际应用价值。本项目计划研究的内容包括滤波器、定向耦合器、双工器等常用微波无源电路及其组合的集成模块的设计，着重研究如何利用多层介质结构中易于制作各种折叠结构、螺旋电感和平板电容的特点来提高电路模块的集成度从而减小电路模块的尺寸，以及如何利用多层介质结构中导体之间易于实现强耦合的特点来改善电路模块的结构设计与性能，同时通过对这些不同类别的具体电路的设计研究来认识并掌握多层介质结构微波无源电路集成模块的设计原理，进而建立起有效的设计理论与设计方法。

本项目研究工作主要沿两条思路进行，一条是基于基片集成波导(SIW)的微波电路的设计；另一条是集总参数微波电路的设计。基于基片集成波导(SIW)的分布参数电路的研究工作主要进行的是层叠结构多腔带通滤波器的设计研究，SIW谐振腔的主要优点是高品质因数，如何利用SIW谐振腔的这一优点是滤波器结构设计的关键，为使SIW谐振腔保持高品质因数的特点我们研究设计了一种能使腔体保持良好封闭性的输入输出结构，并采用这种输入输出结构研究设计了多种多腔双模滤波器的结构。该项研究工作所取得的最重要的一项研究成果是解决了双模谐振腔的耦合问题。微带结构的双模谐振腔其耦合问题一直未能很好地解决，以至采用多腔时效果始终不是很好，带内插损偏大同时带外抑制又不够。而我们的设计方案基本能够实现双腔是单腔的一倍这样的效果。而由于采用叠层结构，多腔在物理尺寸上并不带来明显的影响，如单腔的厚度为1.5毫米，双腔的厚度为3毫米，相比平面尺寸其厚度依然是微不足道的。这类滤波器在3GHz-30GHz的频段范围内应有着非常好的应用前景。.集总参数的微波电路物理尺寸上的优势是显而易见的，同时多层介质结构又特别适合设计制作平板电容和螺旋电感，问题是在微波波段寄生的电容、电感的影响太大，传统的设计思路根本行不通。为解决这一问题我们提出了一种新的设计思路，以谐振腔作为基本元件，而不是以电感、电容作为基本元件来设计滤波器，到目前为止的研究工作证明这种设计思路的优点远比想象的还要重要，根据这一设计思路设计的多级LC滤波器表现出了非常好的性能，同时多层介质结构又为交叉耦合的实现提供了非常便利的途径，这又进一步改善了滤波器的性能。这类滤波器的主要应用范围应在500-3000MHz的频段，更高频率时设计与加工的难度都会显著增加，与分布参数电路相比并不具有优势。.在以上两个方向本项目都开展了大量研究工作，并取得了一些研究成果，目前已发表的研究论文主要有4篇SCI论文，另有2篇论文现处于评审阶段。