英语原文共 5 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

基片集成波导带通滤波器的设计

文摘：采用基片集成波导（SIW）技术研制了一种带通滤波器。本文介绍带通滤波器由六个等边三角形谐振子组成单位，该结构的滤波器具有品质因数高、插入损耗小、性能稳定等优点。中心频率为8.6GHz的带通滤波器设计带宽800MHz，利用该方法对HFSS滤波器进行了优化和仿真，仿真软件取得了满意的结果。

关键词：基片集成波导 SIW带通滤波器 等边三角形谐振单元

1引言

随着现代微波毫米波电路系统的迅速发展，其功能越来越复杂，对电气性能的要求越来越高，同时体积越来越小，重量越来越轻；整体系统小型化、重量轻、可靠性高、通用性强、成本低。微波毫米波技术是一种低成本、高性能、高成品率的微波毫米波技术，对发展商用低成本微波毫米波具有重要意义宽带系统。因此，迫切需要开发一种新型的集成微波和毫米波技术。为了解决这些矛盾，波导结构提出了一种基于介质基片的基片集成波导（SIW）。基片集成波导是一种三维周期结构，可利用印刷电路板、LTCC等制作集成工艺，通过金属孔或空气通过孔限制电磁波的向外辐射传统的矩形波导或非辐射介质波导（NRD）。同时，基片集成波导技术的组成部分具有具有品质因数高、功率容量大、成本低、集成方便等优点。本文设计了一种用等边三角形基片集成的带通滤波器，并介绍了波导谐振器。最后，提出了一种基片集成波导带通滤波器。设计中心频率8.6GHz，带宽800MHz。

2 SIW应用与研究现状

近年来，在对SIW的研究基础上，基于基片集成波导的传输特性SIW的应用得到了广泛的发展。被动微波由基片集成波导形成的器件，如定向耦合器、功率分配器、滤波器和天线，显示与传统微波相当的性能由矩形金属波导构成的器件。

2.1定向耦合器

定向耦合器作为一种重要的无源器件，在现代微波技术中得到了广泛的应用。毫米波通信系统。在天线阵馈源网络中，定向耦合器是主要成分，波导窄边槽耦合定向耦合器是一种比较成熟的桥梁结构。pandharipande描述了窄边的等效电路波导槽耦合器，在共面集成电路的设计中，波导窄边耦合结构通常用平面电路中的耦合器于实现方向性积分。基片集成设计窄间隙定向耦合器波导技术已成功地应用于毫米波的设计中。系统。结果还证明了采用基片集成设计的定向耦合器波导结构紧凑可靠，具有成本低、集成方便的优点平面电路，易于加工。

2.2功率分配器

功率分配器作为一种重要的微波无源器件，特别是在阵列天线的设计中，微波毫米波电路系统在现代应用十分广泛。沿着随着基片集成波导技术的发展，这种器件技术设计和相关研究成果得到广泛应用，功率分配器已经充分研究和应用：基片集成波导技术设计了H面上的T形结和Y形结，以及3dB的分压器。在此基础上，设计了一种X波段16功率分配器，并将其应用于Altsa天线阵。然而，它也有其弱点。因为基板集成波导宽度宽，分电器尺寸不够紧凑。

2.3滤波器

基片集成波导可以构成多种滤波器，相比在微带线滤波器的作用下，基片集成波导具有更高的Q值，因此在此基础上形成的滤波器也具有更大的带外抑制特点。一种基板集成波导滤波器，具有两个金属通孔和4个它们之间的金属通孔形成类似于矩形金属的过滤结构，即插入销的波导管，带通特性可以通过调整中间金属通孔的直径、间距和偏移距离。由于基片集成波导易于与平面电路集成，因此可以利用基片集成波导和微带线形成滤波器，也可实现更好的过滤特性。

2.4天线

基片集成波导缝隙阵列天线是一种新型的微波天线，毫米波集成器件弥补了传统器件的固有缺陷矩形金属波导缝隙阵列天线。传统矩形波导缝隙天线阵具有方向图、低交叉极化水平和主瓣宽度窄，广泛应用于微波毫米波雷达系统中。然而，在通信系统中，由于金属波导材料的短缺，如成本高，体积大，重量重，加工成本高，难以批量生产生产和处理之后，需要一个调试过程来纠正错误。作为一个与传统的矩形波导缝隙阵列天线相比，基片集成波导缝隙阵列天线克服了上述缺点，具有重要的应用价值、实用价值和广阔的应用前景。

3基片集成波导的特性

（1）SIW收集微带线和波导的所有优点都易于集成效率高。

（2）与传统矩形波导结构相比，SIW结构更加紧凑，具有具有重量轻、体积小、易于集成处理等优点。

（3）SIW具有与传统矩形波导相似的传播特性。例如，它可以在毫米波中实现高天线效率和高质量因数乐队。

（4）经过设计加工后，SIW可根据设计调整其性能，通过调整金属通孔尺寸的要求，其调试较多比传统矩形波导方便。

（5）大多数微波有源器件是表面封装或芯片形式，因此需要共面电路结构，如共面波导和微带线。SIW可以制造与共面传输线的良好过渡，突出了易整合。

4基片集成波导带通滤波器的设计

谐振器是谐振滤波器的基本结构单元，因此基板的设计集成波导谐振器滤波器是集成基片的最基本的研究课题。矩形波导谐振器是一种传输线类型，它实际上是一个短路lambda/2传输线谐振器的形式波导管，通过对基片集成波导和矩形波导的类比波导、基片集成波导谐振器和波导谐振器具有相似的特点，实现了基片集成波导技术以金属孔的形式穿过金属介电板的上下表面，这使得基片集成波导技术的应用非常灵活，空腔的形状可以任意设计。典型的设计形式是矩形的谐振器、环形谐振器和三角形谐振器。我们选择三角形谐振器，等边三角形，作为滤波器的基本结构单元。在研究传播过程中基片集成波导的特性，我们知道基片集成波导只能传输TEm0n模式，因此SiW腔的谐振模式只能是TEm0n。

尽管基片集成波导腔具有不同的底部形状，但其共振频率可由传统的金属波导谐振器，但需要做一些修正和与长度和宽度相关的参数的等效值。尽管基片集成波导腔具有不同的底部形状，但其共振频率可由传统的金属波导谐振器，但需要做一些修正和与长度和宽度相关的参数的等效值。为了提高带外抑制，我们选择了六个等边三角形串联，端口激励采用共面波导激励方式。因为A共面波导激励模式的突出优点是共面波导直接连接到输入和输出50微带线，因此没有需要对端口匹配进行额外的转换设计，从而简化了复杂性。一般来说，为了便于共面波导中间金属的设计宽度和50欧姆微带线宽度与图4-2共面波导相同。励磁及主要参数。然而，如果这个假设符合高品质因数，共面波导中间金属间必要的过渡需要50Omega;微带线。此外，外部质量的参数可通过励磁方式调整系数。lslot和gap的参数是两个，既方便又灵活。

接下来，我们设计整个过滤器，我们选择六个等边三角形叶栅来形成六边形结构，输入和输出与两个腔相邻，这两个腔是级联的，与其他四个腔，以扩大带宽效应，最终形成的基底集成波导带通滤波器如图4-3所示利用仿真软件HFSS对结构进行了仿真和优化，最后，仿真结果如图4-4所示。从图中可以看出8.2GHz-9GHz频段，插入损耗最差为3.34dB，驻波11.68dB抑制带、10GHz和11GHz的差异大于40dB，8GHz以下27dB以上，抑制7.5GHz以下46.52dB和6GHz大于以下51.16dB和8GHz，至少如下抑制17dB，抑制40dB和7.5GHz后至少6GHz50dB。

5总结

介绍了一种采用基片集成波导（SIW）技术的带通滤波器。带通滤波器由六个等边三角形谐振单元组成，因为是由具有高质量因数的基片集成波导元件组成，因此基片集成波导技术的应用，传统的性能微带滤波器得到了很大的改进，带阻降低的很陡，有比较金属波导的优点。同时，微带结构是基片集成波导技术具有体积小、重量轻等优点。所以在通信领域的应用前景广泛。

参考文献

[1]Xiaoping Chen， Zhang-Cheng Hao, WeiHong, TieJun Cui, Planar Asymmetric Dual-Mode Filters Based
on Substrate Integrated Waveguide (SIW) [C]. IEEE MTT-S International Microwave Symposium， Long
Beach， California， June 12-17, 2005.
[2]Xiaoping Chen，Wei hong，Zhangcheng Hao， and Ke Wu. Substrate Integrated waveguide Ouasi-Elliptic
Filter Using Extracted-Pole Technique [C]. APMC, Suzhou， 2005.
[3]Guoqing Luo, Wei Hong, Zhang-Cheng Hao etc., Theory and Experiment of Novel Frequency
Selective Surface Based on Substrate Integrated Waveguide Technology [J]. IEEE Trans. On AP, 153 (12),
pp. 4035-4043, Dec. 2005.
[4]Hirokawa, M. Ando, Single-layer feed waveguide consisting of posts for plane TEM wave excitation in
parallel plates. IEEE Trans. on Antennas and Propagation, 46 (5), pp. 625-630, 1998.
[5]H. Uchimura, T. Takenoshita, M. Fuji, Development of Laminated Waveguide. IEEE Transactions on
Microwave Theory and Techniques, 46 (12), pp. 2438-2443, 1998.

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[19136]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word