基于SIW多模谐振器的信号滤波电路设计

常规电路在传输过程中易受到复杂噪声信号的干扰,影响电路传输的精准度。为此,提出基于SIW多模谐振器的信号滤波电路设计方法。首先,基于SIW多模谐振器设计多模多频带;然后,提取滤波器的电路理论特性;最后,分析滤波器电路传输零点,使滤波器达到最优性能,从而完成电路设计。实验结果:应用该方法设计的电路损耗更低,证明了该方法的有效性。

基于微扰通孔法实现SIW宽阻带带通滤波器的设计

在单层结构中,滤波器采用直角耦合方式往往会破坏高次模TE102/TE201场的分布特性,导致场产生恶化,从而影响抑制效果。针对此问题,提出了加载金属微扰通孔的方法扰动场的分布特性,从而修复模式的本征抑制,最终抑制了TE102/TE201模的谐波通带。基于此方法,研究了二阶基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)带通滤波器的阻带宽度延伸及带外抑制优化的设计,中心频率f_(0)=9 GHz,相对带宽FBW为2.44%,插入损耗低于1.3 dB,回波损耗优于20 dB,阻带延伸至18.93 GHz时,带外抑制优于20 dB。最后,分别设计、制作了三阶、四阶SIW带通滤波器进行实物验证,实测的阻带宽度均超过2.05f0,且抑制深度均优于30 dB,验证了该设计方法的可行性和准确性。

改进的电磁混合耦合SIW超宽阻带滤波器设计

为了提升滤波器的阻带性能,提出了一种改进的电磁混合耦合基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)超宽阻带滤波器的设计。首先,利用模式的本征抑制和电磁混合耦合方法,合理地设置外部馈电端口、内部耦合窗口及内部耦合圆孔阵列,抑制了频率低于TE105和TE501的所有高次模;其次,利用耦合槽的偏移,在中间金属层侧壁中心约为1/10腔体宽度处刻蚀耦合槽,可同时抑制TE105和TE501以及TE305和TE503模的耦合;最后,仿真结果显示,该滤波器的中心频率f0=5.94GHz,相对带宽为3.37%,插入损耗为2.29 dB,回波损耗优于17.1 dB。当阻带宽度延伸至4.85f0时,抑制深度优于20 dB。综上,探讨了基片集成波导超宽阻带滤波器的宽阻带抑制,有效延伸了阻带宽度,为移动通信系统进一步提升抗干扰性能奠定了技术基础。

基于横向耦合和正交耦合的基片集成波导超宽阻带滤波功分器

基片集成波导滤波功分器在通信系统中的应用逐渐广泛。与传统波导谐振器相同,基片集成波导谐振器含有多个传输模式,导致基片集成波导滤波器的宽阻带特性很难实现。本文设计了一种由电激励实现的超宽阻带基片集成波导滤波功分器。具体地,提出了一种基于电磁交替耦合拓扑的四阶基片集成波导滤波功分器,具有电输入和电输出端口。横向耦合通过谐振腔侧边开窗实现磁耦合,纵向耦合通过在相邻两腔之间的耦合窗口中蚀刻S槽线实现电耦合。通过正交传输路径可以抑制多个高阶模式,仿真和测量结果表明,阻带带宽分别大于9f 0和3.1f 0范围,该中心频率为35.5 GHz的滤波功分器的带外抑制效果优于-20 dB。上述方法经实物验证,试验结果与仿真结果吻合。

一种基于SIW毫米波的自均衡带通滤波器

提出了一种4阶SIW自均衡带通滤波器。该滤波器具有面积小、易集成等优点。采用三维仿真软件HFSS对电路进行仿真,仿真结果表明,滤波器中心频率为f0=36.3GHz,带宽为1.2GHz,在60%的通带范围内,群时延变化小于0.02ns,满足设计指标要求。

基于CSRR-SIW结构的复合左右手带通滤波器小型化设计

提出了一种基于互补开口谐振环-基片集成波导(complementary split-ring resonator-substrate integrated waveguide,CSRR-SIW)结构的复合左右手带通滤波器,可应用于5G频段。采用互补开口谐振环(complementary split-ring resonator,CSRR)代替传统开口谐振环结构,有效地减小了中心频率,通过改变端口馈电方式展宽了带宽并改善了高频端带外抑制特性。基片集成波导(substrate integrated waveguide,SIW)结构将电磁波限定在一定空间范围内传播,使得该款滤波器较为紧凑。将4个具有左手特性的互补开口谐振环单元加载到带通滤波器中,通过调整优化,可在通带处产生2个传输零点,并进一步缩小滤波器的体积。测试结果显示:滤波器的中心频率为4.92GHz,3 d B带宽为240 MHz,带内插损最大值为1.7 d B,且在5.88~13.80 GHz的带外抑制大于20 d B。

直角耦合结构的宽阻带SIW滤波器

提出一种新型的宽阻带基片集成波导（substrate integrated waveguide,SIW）滤波器.该滤波器采用直角耦合结构,在上阻带产生两个传输零点（transmission zeros,TZs）,分别位于两个不同的二次模（TE102/TE201）谐振频率附近.为了进一步提高滤波器的阻带特性,在SIW的上层金属面蚀刻两个矩形槽.测量结果表明,该滤波器中心频率10 GHz处的插入损耗为1.9 dB,通带内回波损耗大于20 dB.阻带抑制大于20 dB的频段为10.5~18.8 GHz,有效抑制了二次谐波响应.相比传统SIW带通滤波器,阻带宽度增加了48%.实测结果与仿真结果吻合良好.

硅基双层SIW结构毫米波MEMS滤波器

基于MEMS工艺设计并制作了一种小型化毫米波滤波器,该滤波器采用硅基双层SIW的结构形式。理论分析计算了滤波器的结构参数,并使用三维电磁场分析软件HFSS对该结构进行了模拟仿真。设计得到了中心频率f0为31.2 GHz、插入损耗为1.1 dB、1 dB带宽大于1 GHz、中心频率f0±3 GHz处抑制大于40 dB、芯片尺寸为4.6 mm×3.1 mm×0.8 mm的MEMS毫米波滤波器。给出了一套基于MEMS工艺的双层SIW结构毫米波MEMS滤波器的制作流程,实现了硅基双层SIW结构毫米波MEMS滤波器的工艺制作及测试。测试结果表明,获得的MEMS毫米波滤波器的测试结果与仿真结果基本一致。

一种加载F型电磁带隙的多层SIW带通滤波器

无线通信技术的迅猛发展使得对射频器件的要求更加苛刻。基片集成波导滤波器对传统矩形波导滤波器尺寸相对减小,但是在实际应用中仍然存在尺寸过大、通带选择性差等问题。因此,提出了一种加载F型电磁带隙的双层基片集成波导带通滤波器。双层基片集成波导滤波器有效减小了滤波器的尺寸,而加载具有阻波特性的F型电磁带隙结构则极大地提高了滤波器的通带选择性能和带外抑制性能。最后,采用基于有限元全波分析方法的高频电磁软件HFSS,设计了一款中心频率为24 GHz、相对带宽为40%的带通滤波器,进一步验证了其电磁特性。

基于SIW的窄带滤波器加工工艺研究

基片集成波导(SIW)技术是一种在介质基板上通过金属化孔实现波导传输结构的技术,具有波导损耗低、品质因数高和功率容量大等优点,是目前微波毫米波领域的研究热点。研究了基于硅基的SIW窄带滤波器的加工工艺,对加工过程中影响滤波器性能的关键参数进行研究分析并优化,在此基础上加工出一款窄带滤波器,通过性能测试,滤波器带内差损4.3~4.5 d B,与仿真结果一致。

基于CSRR-HMSIW和CSRR-DGS谐振器的双带滤波器研究

为满足滤波器在双频带通信系统中的发展要求,提出了一种基于互补开口谐振环半模基片集成波导(CSRRHMSIW)加载互补开口谐振环缺陷接地(CSRR-DGS)的新型双带滤波器.根据CSRR-HMSIW和CSRR-DGS的传输特性,提出了一种CSRR-HMSIW和CSRR-DGS并联的双谐振结构,实现了一个双通带滤波器.利用精确设计CSRR-HMSIW的结构参数,确定其谐振频点和传输零点,实现以该谐振频点为中心的第一个通带;精确设计CSRR-DGS外边长和对应的开路支线长度、宽度,确定开路支线和CSRR-DGS彼此间的耦合产生谐振频点,实现以该谐振频点为中心的第二个通带,同时该结构引入一个传输零点,进一步加强第二通带高频段的带外抑制特性.设计和制作了一款工作于2.5GHz和5.4GHz的双带滤波器,测试两通带插入损耗小于2.4dB、两通带间的隔离高达55dB和带外抑制达到45dB,测试与模拟仿真结果吻合良好.

SIW交指带通滤波器的设计与仿真

介绍了一种双层SIW带通滤波器,两层之间采用交指结构实现谐振,输入输出采用共面波导形式。所设计的毫米波滤波器芯片尺寸仅有7 mm×3.5 mm×0.8 mm,使用三维高频电磁仿真软件对该结构进行仿真和优化,结果表明滤波性能符合设计要求:中心频率10.6 GHz、带宽2.5 GHz、带内插损2 d B。最后阐明了基于MEMS技术的该滤波器的工艺制作流程。

基于SIW的X波段窄带滤波器设计

基于基片集成波导设计了一种小型化X波段的超窄带广义切比雪夫滤波器。滤波器响应函数为广义切比雪夫函数,引入四个传输零点以实现高选择性能;结构设计为上下对称的两层,以减小调试的参数数量;以相对介电常数为25和电损耗角正切为0.000 1的陶瓷材料作为基片。仿真结果表明,设计的滤波器实现了中心频率为11.673 GHz、相对带宽为0.24%、通带内插入损耗小于-1.5 d B、回波损耗-20 d B的性能指标。

一种应用于汽车雷达的SIW带通滤波器

使用HFSS仿真软件设计了基于基片集成玻导(substrate integrated waveguide,SIW)的带通滤波器。在SIW腔体中加入金属圆柱扰动,形成带通滤波器,并通过调节扰动金属柱的半径来调整带通滤波器的频带宽度和中心频率,最后在Rogers 5880介质基板制作实物。测试结果表明:中心频率为24 GHz,通带内插入损耗2.4 d B、回波小于-15 d B的带宽为300 MHz。仿真结果和实验测试结果基本相符。此带通滤波器能够应用在汽车雷达系统中。

基于新型CSRR结构的SIW双频滤波器

提出了一种新型六边形的CSRR(互补金属开口谐振环)结构,并利用该结构设计出了一款SIW(基片集成波导)双频滤波器。通过调整四组CSRR嵌套环的尺寸,可以分别控制两个谐振频点。滤波器的第一通带和第二通带分别由上下两层大小不一的六边形CSRR嵌套环形成,并且可以相对独立地控制频点位置。本设计采用四节点拓扑结构,通过交叉耦合形成了两个传输零点,形成了高阻带抑制的特点。该滤波器的两个频点设计分别为2.4GHz和5.2GHz,相对带宽为7%和5%。可广泛应用于无线通信领域的射频接受前端系统中,拥有小型化,低损耗,易加工等特点。

SIW窄带带阻滤波器的设计和仿真研究

基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide—SIW)是一种新型的高品质因数、低损耗集成波导结构,易于设计和加工,可以广泛应用于微波毫米波集成电路中。由于和传统矩形波导的相似性,很多设计概念可以借用,比如波导功分器、滤波器、天线等,利用该结构设计出一种带阻滤波器,其中心频率为4.85GHz,相对带宽为1.2%,最大衰减为48dB。该滤波器具有体积小,容易加工和集成等优点。

基于SIW和槽线DGS的Wi-Fi带通滤波器的设计

提出一种新型的高性能小型化Wi-Fi带通滤波器,在SIW的金属地平面上加载槽线DGS,利用SIW的高通特性和槽线DGS的带阻特性及其产生的微扰构成带通滤波器。所设计的Wi-Fi带通滤波器中心频率2.45GHz,3d B频带宽度0.1798GHz,带内插入损耗优于0.7968d B,带内回波损耗小于-33.6360d B,带外抑制特性良好,而尺寸仅为21.9mm×37.3mm。仿真结果表明,该新型Wi-Fi带通滤波器具有小体积、低插入损耗和高回波特性。

高选择性5G毫米波SIW双频滤波器

介绍了一种用于5G毫米波通信的高选择性基片集成波导(SIW)双频滤波器。采用金属通孔微扰SIW双层圆腔的方法设计了双频带通滤波器,分别使用TM10主模式和TM11高阶模式实现双频。利用金属通孔扰动TM21模式引入传输零点,使阻带之间具有高选择性,滤波性能更加良好。通过调节电耦合窗的半径,可以得到理想的通带插入损耗和通带带宽。同时,利用金属通孔间距的扰动来调节低通带的中心频率,而高通带的中心频率基本保持不变。低频段中心频率为28.4 GHz,相对带宽为6.7%,插入损耗为1.3 dB,高频段中心频率为39.1 GHz,相对带宽为8.2%,插入损耗为1.5 dB,两个通道的回波损耗均优于20 dB。

一款34.5~43.0GHz六阶对称切比雪夫SIW带通滤波器

面向5G通信技术,研制了一款34.5~43.0GHz六阶对称切比雪夫基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)带通滤波器(Bandpass Filter,BPF)。根据偶数阶切比雪夫多项式进行理论分析,并采用Rogers RO4350B板材进行加工。测试结果表明,研制的SIW带通滤波器在工作频段34.5~43.0GHz范围内,回波损耗(Return Loss,RL)优于-15.0dB,插入损耗(Insertion Loss,IL)最优处低于-2.2dB,低频带外抑制优于-40.0dB,带通滤波器面积为26.00mm×3.55mm。

一种新型的基于SIW的超宽带带通滤波器

介绍了一种新型的基于基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)的超宽带带通滤波器,通过在SIW腔的上层金属表面蚀刻圆形槽产生滤波器的多种谐振模式,由此获得滤波器的超宽带。另外,该滤波器还具有体积小、加工简单等优点。为了证明其有效性,在单层PCB板上仿真了一个基于SIW的超宽带带通滤波器,仿真结果表明,该滤波器达到的通带频率从23.8GHz到50.8GHz,滤波器的相对带宽为72.3%,在53.2GHz,滤波器的S21为-32d B。