微波毫米波前端中的LTCC技术研究

低温共烧陶瓷LTCC技术论文 波导-微带过渡论文 介质集成折叠波导SIFW论文 半模介质集成折叠波导
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近些年发展起来的低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic)技术,即LTCC技术,是MCM-C中的一种最有发展前途的技术,因其在微波毫米波频段表现出优异的性能,已经成为微波毫米波高密度集成技术研究发展的热点。本文针对基于LTCC技术的微波毫米波前端设计过程中的部分关键问题展开研究,取得了一些有益的成果。主要的研究工作如下:1.毫米波波导-微带过渡:由于LTCC工艺的限制,不规则基板加工困难,传统的波导-微带过渡结构不适用于LTCC技术。因此,基于LTCC的特点,本文提出了多种矩形波导-微带过渡结构,主要包括基于SIR开槽的八毫米波波导-微带过渡结构、基于E面探针的三毫米波波导-微带过渡结构和基于介质集成波导的三毫米波波导-微带过渡结构,并且进行加工测试,均获得了比较理想的性能。2.微波毫米波带通滤波器:利用LTCC的多层结构,可以设计出性能优异、结构新颖的微波毫米波滤波器。本文提出了U型SIR和折叠型SIR带通滤波器两种结构。基于介质集成折叠波导,本文提出了多种多层带通滤波器结构,包括基于H面膜片、H面狭槽、H面膜片和狭槽、以及基于双H面膜片的SIFW带通滤波器结构。本文提出了一种新型的传输结构,即半模介质集成折叠波导。基于这种HMSIFW传输结构,提出了一种基于H面膜片和狭槽的带通滤波器结构,实验证明了滤波器结构的可行性。3.微波数字移相器:本文采用传统的单层介质材料对Ku波段六位数字移相器进行了设计,获得了良好的实验结果。在此基础上,提出了一种新型带加载的开关线型移相器结构,该结构可以实现宽带非色散移相器。采用这种结构,实现了基于LTCC技术的X波段四位数字移相器,获得了较好的实验结果。4.毫米波宽带开关滤波组件:本文提出了一种新型三线带通滤波器结构,利用该结构和传统的E面膜片带通滤波器结构分别实现了覆盖Ka波段的四路开关滤波组件和两路开关滤波组件,获得了良好的实验结果。在此基础上,设计完成了基于LTCC技术的18-40GHz的五路开关滤波组件。5.LTCC前端集成设计:LTCC的一个优势是在单个多层介质基板上实现高密度系统集成。本文设计了一个X波段两次变频接收前端和一个Ka波段收发前端,并进行了布局分析和加工测试,获得了较好的实验结果。
摘要第5-7页
Abstract第7-8页
第一章 绪论第12-20页
    1.1 微波毫米波集成电路的发展趋势第12-13页
    1.2 国内外研究现状第13-18页
    1.3 论文主要研究内容第18-20页
第二章 LTCC 技术基本概念第20-28页
    2.1 多芯片组件(MCM)技术简介第20-23页
        2.1.1 MCM 的分类第21-22页
        2.1.2 MCM 的主要特点第22-23页
    2.2 低温共烧陶瓷(LTCC)技术简介第23-27页
        2.2.1 LTCC 技术的基本材料第23-24页
        2.2.2 LTCC 技术的加工工艺流程第24-26页
        2.2.3 LTCC 技术的主要特点第26-27页
        2.2.4 LTCC 技术的不足第27页
    2.3 小结第27-28页
第三章 LTCC 无源单元电路研究第28-81页
    3.1 基于LTCC 的毫米波矩形波导-微带过渡结构研究第28-50页
        3.1.1 基于缝隙耦合的八毫米波波导-微带过渡结构设计第29-41页
        3.1.2 基于E 面探针的三毫米波波导-微带过渡结构设计第41-44页
        3.1.3 基于介质集成波导的三毫米波波导-微带过渡结构设计第44-48页
        3.1.4 基于E 面探针的八毫米波波导-微带过渡结构设计第48-50页
    3.2 基于多层介质的微波毫米波带通滤波器研究第50-80页
        3.2.1 带通滤波器的综合设计方法简介第50-56页
        3.2.2 基于LTCC 多层结构的U 型SIR 带通滤波器设计第56-59页
        3.2.3 基于LTCC 多层结构的折叠型SIR 带通滤波器设计第59-61页
        3.2.4 基于介质集成波导(SIW)的带通滤波器设计第61-66页
            3.2.4.1 介质集成波导(SIW)技术简介第61-64页
            3.2.4.2 LTCC 等效E 面膜片SIW 滤波器第64-66页
        3.2.5 基于介质集成折叠波导(SIFW)的多层带通滤波器设计第66-77页
            3.2.5.1 基于H 面膜片的SIFW 多层带通滤波器设计第68-70页
            3.2.5.2 基于H 面狭槽的SIFW 多层带通滤波器设计第70-72页
            3.2.5.3 基于H 面膜片和狭槽的SIFW 多层带通滤波器设计第72-75页
            3.2.5.4 基于双H 面膜片的SIFW 多层带通滤波器设计第75-77页
        3.2.6 半模介质集成折叠波导(HMSIFW)及带通滤波器设计第77-80页
    3.3 小结第80-81页
第四章 有源单元模块设计第81-141页
    4.1 微波数字移相器研究第81-120页
        4.1.1 移相器基本工作原理第81-87页
            4.1.1.1 加载线型移相器第81-84页
            4.1.1.2 反射型移相器第84-86页
            4.1.1.3 开关线型移相器第86页
            4.1.1.4 高通/低通滤波器型移相器第86-87页
        4.1.2 Ku 波段六位数字移相器研究第87-112页
            4.1.2.1 Ku 波段几个基本移相位的单元电路实验第88-104页
            4.1.2.2 Ku 波段六位数字移相器的方案设计第104-105页
            4.1.2.3 Ku 波段六位数字移相器的实现第105-106页
            4.1.2.4 Ku 波段六位数字移相器的测试及结果分析第106-112页
        4.1.3 基于LTCC 的X 波段四位数字移相器研究第112-120页
            4.1.3.1 X 波段四位数字移相器的方案设计第112-115页
            4.1.3.2 X 波段四位数字移相器的实现第115-117页
            4.1.3.3 X 波段四位数字移相器的测试及结果分析第117-120页
    4.2 毫米波超宽带开关滤波组件研究第120-140页
        4.2.1 覆盖26-40GHz 的四路开关滤波组件设计第120-129页
        4.2.2 覆盖26-40GHz 的两路开关滤波组件设计第129-134页
        4.2.3 基于LTCC 的覆盖18-40GHz 的五路开关滤波组件设计第134-140页
    4.3 小结第140-141页
第五章 基于LTCC 的微波毫米波前端集成设计第141-163页
    5.1 X 波段LTCC 接收前端设计第141-151页
        5.1.1 X 波段LTCC 接收前端方案第141-142页
        5.1.2 接收前端中关键部件设计第142-148页
        5.1.3 X 波段LTCC 接收前端系统布局第148-149页
        5.1.4 X 波段LTCC 接收前端实现及测试结果分析第149-151页
    5.2 Ka 波段LTCC 收发前端设计第151-162页
        5.2.1 Ka 波段LTCC 收发前端方案第151-154页
        5.2.2 LTCC 收发前端中关键部件设计第154-157页
        5.2.3 Ka 波段LTCC 收发前端系统布局第157-160页
        5.2.4 Ka 波段LTCC 收发前端实现及测试结果分析第160-162页
    5.3 小结第162-163页
第六章 结论第163-166页
    6.1 论文的主要工作和贡献第163-165页
    6.2 下一步工作展望第165-166页
致谢第166-167页
参考文献第167-175页
附录 Ku 波段六位数字移相器15GHz 处测试记录第175-178页
攻读博士期间取得的研究成果第178-182页
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