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随着未来万物互联的发展,智能终端的增加,4G通信系统已经无法满足需求,预计到2020年,就将是5G的时代。而定向耦合器则是通信系统中必不可少的用来对信号进行隔离、合并和测量等的器件,因此设计适用于5G通信系统的耦合器件是具有意义的。本论文基于三种集成基片间隙波导结构,以分支线耦合器为原型,提出了三种耦合器,具体如下:(1)提出了一种基于单脊集成基片间隙波导结构的耦合器。该耦合器是将分支线线耦合器以传输脊的形式设计在单脊集成基片间隙波导中,通过仿真分别去掉单个过孔时的S参数,得到了传输脊上的金属过孔具有抑制空腔谐振和调节阻匹配的作用。通过对设计的耦合器进行仿真和测试,得到单脊ISGW耦合器可在23.59GHz-29GHz频段内实现20dB的隔离度,覆盖了24.25 GH-27.5GHz 和 27.5 GHz-28.5 GHz两个5G频段,直通端与耦合端的相位差为90度,即为正交,耦合器总的附加损耗大概为1.4dB,仿真和测试的结果也一致。(2)提出了一种加载星形贴片的基于封装型集成基片间隙波导结构的耦合器。首先,采用封装型ISGW对微带的分支线耦合器进行封装,封装ISGW耦合器在20GHz-26.5GHz频段内可以实现3dB的功分功能,但仅在23GHz-26.5GHz频段实现20dB隔离度,在20GHz-23GHz频段内的匹配和隔离均不佳,为了调节隔离度和匹配,在耦合器的四肢上加载了四个对称的星形贴片,在20GHz-26.5GHz频段内均可以实现20dB隔离度,其回波损耗在该全频段也能实现-20dB以下,此外,加载星形贴片的封装型ISGW耦合器的总的附加损耗为1dB,比单脊ISGW耦合器的损耗低,同时对加载星形贴片的ISGW封装耦合器进行了加工验证。(3)提出了一种基于双脊集成基片间隙波导结构的耦合器。首先,将双脊型PRGW结构改进为双脊ISGW结构,然后将分支线耦合器以传输脊的形式设计在双脊ISGW结构中,基于双脊ISGW结构设计的耦合器结构在30GHz-37.5GHz频段内可以实现20dB以上的隔离度性能,30.5GHz-35.5GHz频段内可以实现28dB以上的隔离度性能,而总的附加损耗仅仅为0.7dB左右,因此,相比单脊结构的耦合器结构,基于双脊ISGW的耦合器结构可以用于30GHz以上的频段工作,并且能够实现的更高的隔离度和更低的损耗。