Шестивходовое устройство на основе многослойных интегрированных в подложку волноводов

Автор(и)

  • Т. Х. Ч. Боуазза Университет Тахара Моулая, Алжир https://orcid.org/0000-0003-3873-0087
  • К. Ноури Университет Тахара Моулая, Алжир
  • Дж. Тао ENSEEIHT, Франція
  • Б. С. Боуазза Университет Тахара Моулая, Алжир
  • Т.-Х. Вуонг ENSEEIHT, Франція

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347018020036

Ключові слова:

шестивходовый SIW, интегрированный в подложку волновод, многослойный, ответвитель, делитель мощности

Анотація

В статье представлена новая конструкция шестивходового устройства на основе многослойных интегрированных в подложку волноводов SIW (substrate integrated waveguides). Эта конструкция основана на использовании многослойной структуры с целью уменьшения размеров устройства при сохранении рабочих характеристик реализуемого компонента. Разработанное шестивходовое устройство на базе SIW состоит из двух базовых элементов: делителя мощности SIW и направленного ответвителя. Эти два элемента спроектированы, оптимизированы и согласованы для получения улучшенных рабочих характеристик на рабочей частоте 11 ГГц. Результаты моделирования показали, что новое шестивходовое устройство на базе многослойного SIW обладает хорошими рабочими характеристиками, в частности хорошим уровнем обратных потерь, развязкой более –20 дБ, и величиной коэффициента передачи выше –10 дБ. Преимуществом этого SIW устройства являются малые размеры 160х34,8 мм, ширина данного устройства примерно на 50% меньше, чем у планарного шестивходового SIW устройства, что позволяет достичь более высокой плотности интеграции в телекоммуникационных системах и планировать создание устройств с меньшими размерами. Переход от микрополосковой линии к SIW используется для облегчения интеграции этого компонента в другие планарные устройства. Указанные структуры спроектированы, промоделированы и оптимизированы с помощью программного обеспечения Ansoft HFSS.

Посилання

Kobrin, K. V.; Manuilov, M. B.; Sinyavsky, G. P. “Field-theory analysis and design of multiport branch-guide couplers for contoured beam antennas,” Proc. of Int. Conf. on Antenna Theory and Tech., ICATT, 9-12 Sept. 2003, Sevastopol, Ukraine. IEEE, 2003, pp. 769-771, 2003. DOI: https://doi.org/10.1109/ICATT.2003.1238861.

Kantartzis, N. V.; Gatzianas, M.; Kosmanis, T. I.; Tsiboukis, T. D. “Analysis of multiport waveguide structures by a higher-order FDTD methodology based on non-orthogonal curvilinear grids,” IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., 20-24 May 2001, Phoenix, AZ, USA. IEEE, 2001, pp. 2051-2054. DOI: https://doi.org/10.1109/MWSYM.2001.967315.

Wessel, W.; Sieverding, T.; Arndt, F. “Mode-matching analysis of general waveguide multiport junctions,” IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., 13-19 Jun. 1999, Anaheim, CA, USA. IEEE, 1999, pp. 1273-1276. DOI: https://doi.org/10.1109/MWSYM.1999.779619.

Bialkowski, M. E. “Analysis of an N-port consisting of a radial cavity and E-plane coupled rectangular waveguides,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 40, No. 9, pp. 1840-1843, Sep. 1992. DOI: https://doi.org/10.1109/22.156613.

Yeo, S. P.; Qiao, L.; Cheng, M. “Symmetrical N-port waveguide junction loaded with dielectric sleeve and metallic post,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 43, No. 6, pp. 1298-1302, Jun. 1995. DOI: https://doi.org/10.1109/22.390186.

Engen, G. F. “The six-port reflectometer: An alternative network analyzer,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 25, No. 12, pp. 1075–1080, Dec. 1977. DOI: https://doi.org/10.1109/TMTT.1977.1129277.

Urbanec, T. “Special methods for microwave vector measurements,” Ph.D. Thesis, Dept. of Radio Electronics, Brno University of Technology, Brno, Czech Republic, 2007.

Deslandes, D.; Wu, K. “Integrated microstrip and rectangular waveguide in planar form,” IEEE Microwave Wireless Components Lett., Vol. 11, No. 2, pp. 68-70, Feb. 2001. DOI: https://doi.org/10.1109/7260.914305.

Uchimura, H.; Takenoshita, T.; Fujii, M. “Development of a ‘laminated waveguide’,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 46, No. 12, pp. 2438-2443, Dec. 1998. DOI: https://doi.org/10.1109/22.739232.

Hirokawa, J.; Ando, M. “Single-layer feed waveguide consisting of posts for plane TEM wave excitation in parallel plates,” IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 46, No. 5, pp. 625-630, May 1998. DOI: https://doi.org/10.1109/8.668903.

Grigoropoulos, N.; Sanz-Izquierdo, B.; Young, P. R. “Substrate integrated folded waveguides (SIFW) and filters,” IEEE Microwave Wireless Compon. Lett., Vol. 15, No. 12, pp. 829–831, Dec. 2005. DOI: https://doi.org/10.1109/LMWC.2005.860027.

Chen, J.; Hong, W.; Chen, X.; Yan, P.; Lai, Q.; Wu, K. “An LTCC X-band receiver front-end using embedded multilayer substrate integrated waveguide filter,” Microwave Opt. Technol. Lett., Vol. 50, No. 2, pp. 285-287, 2008. DOI: http://doi.org/10.1002/mop.23057.

Eom, D.-S.; Byun, J.; Lee, H.-Y. “Multilayer substrate integrated waveguide four-way out-of-phase power divider,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 57, No. 12, pp. 3469-3476, Dec. 2009. DOI: https://doi.org/10.1109/TMTT.2009.2034311.

Hong, W.; Liu, B.; Wang, Y.-Q.; Lai, Q.-H.; Tang, Hongjun; Yin, Xiao Xin; Dong, Yuan Dan; Zhang, Yan; Wu, K. “Half mode substrate integrated waveguide: a new guided wave structure for microwave and millimeter wave application,” Proc. of Joint 31st Int. Conf. on Infrared Millimeter Waves and 14th Int. Conf. on Terahertz Electronics, 18–22 Sept. 2006, Shanghai, China, IEEE, 2006, p. 219. DOI: https://doi.org/10.1109/ICIMW.2006.368427.

Ali, A. A. M.; Fonseca, N. J. G.; Coccetti, F.; Aubert, H. “Design and implementation of two-layer compact wideband Butler matrices in SIW technology for Ku-band applications,” IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 59, No. 2, pp. 503-512, Feb. 2010. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.2010.2093499.

Lee, J.-H.; Pinel, S.; Papapolymerou, J.; Laskar, J.; Tentzeris, M. M. “Low-loss LTCC cavity filters using system-on-package technology at 60 GHz,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 53, No. 12, pp. 3817–3824, Dec. 2005. DOI: https://doi.org/10.1109/TMTT.2005.859864.

Hoer, C. A. “The six-port coupler: A new approach to measuring voltage, current, power, impedance, and phase,” IEEE Trans. Instrum., Meas., Vol. 21, No. 4, p. 466–470, 1972. DOI: https://doi.org/10.1109/TIM.1972.4314068.

Moldovan, Emilia; Tatu, Serioja-Ovidiu; Gaman, Tamara; Wu, Ke; Bosisio, R. G. “A new 94-GHz six-port collision-avoidance radar sensor,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 52, No. 3, p. 751-759, Mar. 2004. DOI: https://doi.org/10.1109/TMTT.2004.823533.

Tatu, Serioja Ovidiu; Moldovan, Emilia; Wu, Ke; Bosisio, Renato G. “A new direct millimeter-wave six-port receiver,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 49, No. 12, p. 2517-2522, Dec. 2001. DOI: https://doi.org/10.1109/22.971644.

Xu, X. Y. “Software defined radio receiver platform based on six-port technology,” Doctoral Disser. EcolePolytechnique Montreal,Canada, 2006. ISBN: 978-0-494-20839-7.

Xu, X.; Bosisio, R. G.; Wu, K. “A new six-port junction based on substrate integrated waveguide technology,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 53, No. 3, pp. 2267-2272, Jul. 2005. DOI: https://doi.org/10.1109/TMTT.2005.850455.

Liu, B.; Hong, W.; Wang, Y.-Q.; Lai, Q.-H.; Wu, K. “Half mode substrate integrated waveguide (HMSIW) 3-dB coupler,” IEEE Microwave Wireless Components Lett., Vol. 17, No. 1, pp. 22-24, Jan. 2007. DOI: https://doi.org/10.1109/LMWC.2006.887244.

Li-nan, W.; Xu-chun, Z.; Chuang-ming, T.; Ming, Z. “A new substrate integrated waveguide six-port circuit,” Proc. of Int. Conf. on Microwave and Millimeter Wave Technology, ICMMT, 8-11 May 2010, Chengdu, China. IEEE, 2010, p. 59-61. DOI: https://doi.org/10.1109/ICMMT.2010.5525288.

“Microwave Encyclopedia”, http://www.microwaves101.com/encyclopedia/siw.cfm, http://www.microwaves101.com/encyclopedia/waveguidemath.cfm.

Germain, S.; Deslandes, D.; Wu, K. “Development of substrate integrated waveguide power dividers,” Proc. of Canadian Conf. on Electrical and Computer Engineering, 4-7 May 2003, Montreal, QC, Canada. IEEE, 2003, vol. 3, pp. 1921–1924. DOI: https://doi.org/10.1109/CCECE.2003.1226289.

Levy, R. “Improved single and multiaperture waveguide coupling theory, including explanation of mutual interactions,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. 28, No. 4, pp. 331–338, Apr. 1980. DOI: https://doi.org/10.1109/TMTT.1980.1130073.

Cassivi, Y.; Deslandes, D.; Wu, K. “Substrate integrated waveguide directional couplers,” Proc. of Asia-Pacific Microwave Conf., Kyoto, Japan, 19–22 Nov. 2002.

Bouazza, T. H. C.; Nouri, K.; Bouazza, B. S.; Damou, M.; Becharef, K. “Multilayer substrate integrated waveguide directional coupler,” Int. J. Microwave Optical Technol., Vol. 11, No. 4, p. 245-250, July 2016. URI: http://www.ijmot.com/VOL11NO4.ASPX.

Kramer, O.; Djerafi, T.; Wu, K. “Dual-layered substrate-integrated waveguide six-port with wideband double-stub phase shifter,” IET Microwaves Antennas Propag., Vol. 6, No. 15, pp. 1704–1709, 2012. DOI: https://doi.org/10.1049/iet-map.2012.0272.

Doghri, A.; Djerafi, T.; Ghiotto, A.; Wu, K. “Broadband substrate-integrated-waveguide six-port applied to the development of polarimetric imaging radiometer,” Proc. of 41st European Microwave Conf., EuMC, 10-13 Oct. 2011, Manchester, UK. IEEE, 2011. DOI: https://doi.org/10.23919/EuMC.2011.6101963.

Ding, Y.; Wu, K. “Half-mode substrate integrated waveguide six-port front-end circuits for direct-conversion transceiver design,” IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., 15-20 June 2008, Atlanta, GA, USA. IEEE, 2008. DOI: https://doi.org/10.1109/MWSYM.2008.4633267.

Chen, J.; Hong, W.; Yan, P.; Liu, B.; Wang, Y.; Wu, K. “Design of a six-port junction using half-mode substrate integrated waveguide,” Proc. of Asia-Pacific Microwave Conf., 11-14 Dec. 2007, Bangkok, Thailand. IEEE, 2007. DOI: https://doi.org/10.1109/APMC.2007.4554870.

Abdulhadi, A. E.; Suntives, A.; Abhari, R. “Design of a SIW-based data communication system using a SIW six-port receiver,” Proc. of IEEE 18th Conf. on Electrical Performance of Electronic Packaging and Systems, 19-21 Oct. 2009, Portland, OR, USA. IEEE, 2009. DOI: https://doi.org/10.1109/EPEPS.2009.5338454.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-02-23

Як цитувати

Боуазза, Т. Х. Ч., Ноури, К., Тао, Д., Боуазза, Б. С., & Вуонг, Т.-Х. (2018). Шестивходовое устройство на основе многослойных интегрированных в подложку волноводов. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 61(2), 85–95. https://doi.org/10.20535/S0021347018020036

Номер

Том 61 № 2 (2018)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.