中文摘要：

与单端式微波电路相比，平衡式微波电路对于外界噪声和电磁串扰具有高度免疫能力。以前由于器件配对难，而且成对的器件成本高，使平衡式微波电路的发展受到了限制；现在随着芯片技术的高速发展，器件配对很容易实现，且一对器件制作在同一个晶片上成本基本不变，这为平衡式微波电路的大规模发展应用提供了保证。本课题将深入开展新型平衡式微波无源电路以及其与天线或有源电路的混合集成电路的研究，提高电路的性能和减小电路的尺寸。主要内容包括利用电路的对称性、差模、共模特性设计出平衡式微波滤波器和双工器；以此为基础进一步设计具有巴伦和滤波双重功能的巴伦滤波器和双工器，以满足平衡式器件与单端器件之间的连接需要；同时为了满足多频段工作时的需求，针对以上器件进一步设计出多通带、宽带或频率可调器件；在此基础上，探索与天线或有源电路的混合集成电路，提高性能，减小电路尺寸，并完成以上器件设计的理论公式推导和实验验证。

结论摘要：

本项目主要研究对象是平衡式微波无源电路，通过将平衡式电路与多频段技术、宽带技术、频率可调技术以及协同设计技术相结合，开展了新型的平衡式无源电路的系列研究工作，并结合研究过程中出现的新问题和新热点拓展了研究内容。利用电路的对称性，通过电壁、磁壁构建出差异化的差模、共模特性，设计了多种单通带平衡式滤波器，其实现方式包括短线连接的一对差模阶跃阻抗谐振器，利用源-负载耦合提高共模抑制，在背对背基片集成波导对公共地开槽实现，利用TE102及TE201模式的的反向特性实现。同时，研究了基于共面波导馈电的槽线滤波器，为探索基于槽线的平衡式滤波器的研究打下了基础。针对平衡式多通带滤波器，通过构建新型的平衡式微带到槽线的过渡，并以此设计了可独立控制的平横式双通带滤波器。在探索平衡式多通带滤波器的过程中，也发现了多种新型的单端式多通带带通滤波器，作为平衡式滤波器的研究基础。平衡式宽带滤波器是通过平衡式微带到槽线的过渡基础上引入谐振器来增加差模带宽及带外抑制来实现的。通过构建变容管多点加载半波长谐振器，对差模及共模等效电路分别调控，设计出频率可调的平衡式滤波器，其中着重分析了变容管引起的非线性问题，提出了降低三阶互调的变容管加载方式。通过构建新型的宽带平衡式微带到基片集成波导的过渡与双工器技术相结合，设计出了平衡式双工器。基于平衡式滤波器，本项目中也研究了集巴伦与滤波功能于一身的巴伦式滤波器，包括利用基片集成波导中TE102及TE201模式各自的相位反相性，来构成巴伦的反相输出，实现高选择性的巴伦式滤波器；以及通过谐振器中间加变容管的方法来实现频率可调的同时，实现对共模信号的宽带抑制。本项目将平衡式滤波器与天线进行了集成化协同设计，研究出了具有滤波功能的差分准八木天线，具有尺寸小、高选择性和低交叉极化等优点。结合微波电路集成化的新研究热点，本项目基于低温共烧陶瓷工艺（LTCC），设计出了一系列LTCC单端式滤波器、巴伦及平衡式滤波器。结合其他平衡式无源电路的需求，本项目对平衡式功分器也进行了拓展研究。在国家自然科学基金的支持下，本项目研究进展顺利，圆满完成研究计划，发表国内外期刊论文16篇，国内外会议论文8篇，申请中国发明专利11项，申请美国专利1项，其中1项获授权。本项目取得的各项成果形式均超出预期指标，研究得出的结论与设计方法具有良好的理论和实际应用价值。