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作为毫米波雷达系统的关键组成部分,收发(T/R)模块的性能优劣很大程度上决定着雷达性能的优劣,目前应用于雷达系统的T/R模块大多是采用平面集成方式的实现。集成电路和封装技术的发展使得T/R模块电路朝着小型化、低成本、高集成度方向改进,采用多层电路设计可有效实现模块电路的小型化。本文研究的垂直互连结构是实现多层电路层间互连的重点。在毫米波频段中的W波段多层电路中,信号的传输同低频段电路一样,主要是采用平面传输线。但是毫米波多层电路中不同层间平面传输线的垂直互连存在更为严重的阻抗不连续性问题以及电磁泄露问题,因此提出了采用平面传输线-类同轴-平面传输线实现层间垂直互连的结构设计方案。近年来基片集成波导(SIW)被广泛应用在电路设计中,根据调研发现在多层电路中使用SIW无法避免会遇到与其他传输线的过渡转换问题或不同层间的垂直互连问题,然而已有的不同层间的SIW垂直互连结构研究成果较少。在高频段电路中,SIW与平面传输线相比能更好的抑制电磁泄露,因此本文提出了采用直接开缝和加通孔两种耦合方式的SIW-SIW垂直互连结构设计方案。根据提出的垂直互连结构设计方案,本文开展的主要工作内容如下:1、平面传输线的垂直互连结构设计。在HFSS中建立了微带线-微带线垂直互连结构的电路模型,并对模型中的影响因素进行了分析,根据分析结果分别完成了在两层、四层、六层电路板中微带线-微带线垂直互连结构的设计。建立了带状线-带状线垂直互连结构的电路模型,完成了六层电路板中的带状线-带状线垂直互连结构的设计。对采用平面传输线互连方案设计的微带线-微带线、带状线-带状线垂直互连结构进行了性能参数仿真,结果表明两种垂直互连结构均能够在W波段具备良好的传输性能,插入损耗在0.8d B以内,且在不同电路板层中分别达到了8-22GHz的工作带宽,从而证明了平面传输线垂直互连结构方案在W波段不同板层电路中的可行性。2、SIW-SIW垂直互连结构的设计及验证。通过SIW与矩形波导等效理论计算出了在W波段能够导通的平面SIW结构宽度,并建立了结构模型进行验证。分别建立了直接开缝和加通孔两种耦合方式的SIW-SIW垂直互连结构模型并分别对影响因素开展了分析,根据分析结果分别完成了四层电路板的直接开缝耦合和四层、六层电路板的加通孔耦合SIW-SIW垂直互连结构的设计。通过性能仿真,设计的SIW-SIW垂直互连结构均能够达到0.4d B以内的插入损耗,且具备了10GHz以上的工作带宽,证明了两种SIW-SIW垂直互连结构方案的可行性。3、垂直互连测试件设计与仿真分析。制定了垂直互连结构测试件的设计方案,完成了方案中波导微带探针结构和微带-SIW过渡结构的设计,两个结构的插入损耗均在0.5d B以内。设计了微带线-微带线垂直互连测试件结构,其插入损耗在1d B以内;设计了SIW-SIW垂直互连测试件结构,其插入损耗在1.5d B以内,并制作了对应的测试件版图。对比分析了平面SIW结构实物插损测试与仿真结果之间的差异度及原因。本文对垂直互连结构的研究,能够为W波段的多层电路设计提供一定指导,其中SIW-SIW垂直互连结构的研究为多层电路板中垂直互连结构的设计提供了一种新的思路,对SIW在多层电路设计中的应用具有重要的研究意义。