Tunable Ferrite Phase Shifters using Substrate Integrated Waveguide Technique

Substrate Integrated Waveguide (SIW) is a very promising technique in that we can make use of the advantages of both waveguides and planar transmission lines. As a waveguide, we can get such advantages as low loss, high Q factor, high power capability and small radiation. And as a planar transmission line, we can fabricate it in a compact size at a low cost. In this letter, ferrite phase shifters are designed and experimented using substrate integrated waveguide (SIW) technique to take advantages mentioned above. The first attempt to design a ferrite phase shifter using SIW was made by Wenquan et al. However, an experimental result was not presented maybe because of a fabrication difficulty of ferrite toroid which was supposed to be used in the design. A quite good performance of ferrite circulator in SIW structure was obtained by William et al. However, the design was implemented in a fixed bias. In this letter, tunable ferrite phase shifters using SIW technique are presented and experimentally demonstrated. Ferrite slabs are placed where circular polarization occurs along the SIW. Static magnetic field bias is applied to magnetize the ferrite slabs in transverse direction. In this letter, a variable magnetic field biasing method is presented and implemented. Measurement and simulation results of both single ferrite slab and double ferrite slabs phase are presented.

Résumé

Le guide d'ondes intégré au substrat (SIW) est une technique très prometteuse du fait qu'il permet d'utiliser des avantages des guides d'ondes et des lignes de transmission planaires. Comme guide d'ondes, nous pouvons obtenir des avantages tels que de faible pertes, un facteur de qualité élevé, les possibilités de grande puissance et de petit rayonnement. Et comme la ligne de transmission planaire, nous pouvons en faire la fabrication avec une taille compacte et à un faible coût. Dans ce memoire, des déphaseurs à ferrite sont conçus et expérimentés en utilisant la technique du guide d'ondes intégrée au substrat (SIW) pour profiter des avantages mentionnés ci-dessus. La première tentative de concevoir un déphaseur à ferrite utilisant le SIW a été faite par Wenquan et autres. Cependant, un résultat expérimental n'a pas été présenté peut-être en raison d'une difficulté de fabrication d'un toroïde de ferrite qui était censé être utilisé dans la conception. Une bonne performance de circulateur de ferrite en structure SIW a été obtenue par William et autres. Cependant, la conception a été implantée dans une polarisation fixe. Dans cette lettre, des déphaseurs réglables à ferrite utilisant la technique SIW sont présentés et expérimentalement démontrés. Des tores de ferrite sont placés où la polarisation circulaire se produit le long du SIW. La polarisation du champ magnétique statique est appliquée pour magnétiser les tores de ferrite dans la direction transversale.