W波段片上基片集成波导高选择性滤波器研究

本文研究了通过引入负耦合结构为复平面虚轴增加一对零点以改善传统四阶滤波器的选择特性,通过设计刻蚀不同的耦合槽来比较不同耦合结构对滤波器幅频带外抑制度的改善效果。文章在先前已有的普通片上SIW四阶94GHz滤波器的基础上,为使其拓扑结构产生异相耦合,进一步地分别在两个非相邻耦合腔之间刻蚀了一种“H”形和一种为“弓”字形的两种不同槽结构,为原来均为磁耦合的拓扑添加一对电耦合。最后仿真结果成功地验证了所提出的方法,在保持其94GHz工作频率的同时实现了传输零点的产生,进而增加了滤波器的选择性。

基于慢波半模基片集成波导的紧凑型平衡滤波器设计

本文基于慢波半模基片集成波导(Slow-Wave Half-Mode Substrate Integrated Waveguide,SW-HMSIW)结构,设计了一款紧凑型平衡滤波器.该滤波器由金属盲孔阵列加载的SW-HMSIW多模谐振腔、两对间距0.5λ_(g)的差分馈电线(λ_(g)为滤波器中心频率处的波长)组成.该平衡滤波器由于利用了HMSIW多模谐振腔的不同模式,TE_(102)^(SW)和TE_(106)^(SW)两个模式工作在共模(Common Mode,CM)状态,而TE_(103)^(SW),TE_(104)^(SW),TE_(105)^(SW)这3个模式工作在差模(Differential Mode,DM)状态;因此该滤波器相较于已发表文献中的SIW平衡滤波器,具有更宽的工作带宽.进一步,慢波结构的引入实现了对HMSIW多模谐振腔不同模式谐振频率的调控,明显降低了谐振腔的纵向及横向尺寸,实现了滤波器的紧凑化设计.本文提出的滤波器,其总尺寸为1.86λ_(g)×0.34λ_(g),-3 dB DM工作相对带宽可达32%,-20 dB CM抑制相对带宽可达23%.与同类HMSIW平衡滤波器相比,本文提出的SW-HMSIW平衡滤波器的电路面积减小了约42%.

双层基片集成波导双通带滤波器设计

根据频率变换法的双通带滤波器综合理论,采用矩形基片集成波导谐振腔作为基本谐振单元,通过谐振器之间直接耦合设计了一种双层结构的双通带基片集成波导滤波器,利用Ansoft HFSS建立滤波器模型并进行全波仿真。仿真结果表明,两个通带内回波损耗均大于20 dB,插入损耗小于0.5 dB,通带之间的阻带衰减特性良好,同时其尺寸压缩了约50%,较好地实现了滤波器的小型化,满足了工程需要的技术指标。

基于弯曲波纹基片集成等离子波导的带通滤波器设计

文中提出一种基于弯曲波纹基片集成人工等离子激元波导(BCSIPW)的微波带通滤波器(MBF)结构。通过在基片集成波导(SIW)的顶层和底层蚀刻阵列槽,实现具有低截止频率和高截止频率的人工表面等离子体激元模式(SSPPs)。同时,通过在基片集成波导顶层采用两排14弯曲短截线代替金属通孔,避免基板集成波导的金属通孔加工。为验证所设计结构的性能,设计一种BCSIPW带通滤波器。仿真和测试结果表明,该滤波器的通带范围为9~11.5 GHz,带内回波损耗≤-12.5 dB,插入损耗≤2.5 dB。BCSIPW结构具有集成度高、加工方便等优点,在微波器件及组件中具有良好的应用前景。

基片集成波导滤波器相关研究

基片集成波导(SIW)具有优良的传输线结构,在微波和毫米波滤波器的设计中被广泛的应用,基于SIW的优点设计高选择性、体积小和高集成度的基片集成波导滤波器就显得非常有意义。首先结合我国通信技术发展的特点对设计和应用基片集成波导滤波器的意义进行了论述,然后对基片集成波导(SIW)技术的原理简要的进行了说明,最后对基于集成波导(SIW)技术设计的宽阻带特性的双频电调滤波器、三频带电调带通滤波器和双频带独立可调带通滤波器的应用进行了说明,提出了基片集成波导滤波器下一步的发展方向。

小型化双层基片集成波导盒型耦合拓扑滤波器设计

针对微波滤波器小型化、高性能的应用需求,首先分析了单腔双模和双腔单模谐振器组合型滤波器等效耦合拓扑的特性,然后提出了三种双层单腔双模和双腔单模基片集成波导谐振器组合的带通滤波器结构,它们等效为盒型耦合拓扑,但具有不同的对角交叉耦合路径.两个单模谐振器位于上层介质板,并分别与输入输出馈线相连;双模谐振器位于下层介质板,并通过中间金属层上的槽线与单模谐振器耦合.详细分析了旁路耦合、磁耦合和频变耦合提供对角耦合路径时,滤波器特性及传输零点位置的可控性.最后设计了两个中心频率为7.5 GHz、带宽为240 MHz的带通滤波器,并进行加工和测试.测试和仿真结果一致性较好,验证了双层单腔双模和双腔单模基片集成波导滤波器结构的可行性.

基于双层扇形基片集成波导的双频平衡滤波器

提出了一种表面刻有一对互补开环谐振器(CSRR)的45°扇形基片集成波导谐振腔(SSIWR),设计并制作了一款结构紧凑且具有高选择性的双层双频平衡带通滤波器。分别利用具有带通特性的CSRR和谐振腔内的TM220模实现了差模双频响应;模式间的耦合以及缺陷地结构(DGS)的引入使得滤波器在通带附近产生4个传输零点,提高了带外抑制。此外,通过平衡结构以及优化的馈电位置,实现了良好的共模抑制。滤波器的中心频率为10.13 GHz和10.83 GHz,-3 dB带宽为140 MHz和150 MHz,两通带内的共模抑制分别超过了30.36 dB和29.87 dB,实测结果与仿真结果基本一致。

双/三模基片集成波导和共面波导混合结构滤波器设计

针对微波带通滤波器小型化、高性能的应用需求,提出使用双/三模方形基片集成波导和共面波导混合结构设计带通滤波器.通过改变双模基片集成波导中TE_(102)和TE_(201)的谐振频率和外部耦合的强弱,可实现具有近似椭圆、非对称和无传输零点响应的双模滤波器;两个相同尺寸的共面波导作为谐振器蚀刻在基片集成波导表面,与TE_(102)和TE_(201)共同形成一个通带,设计具有多样性响应的四阶滤波器.在具有非对称响应四阶滤波器的基础上,使主模TE_(101)频率移动到该通带附近,设计更宽带宽的五阶滤波器.并对设计的滤波器进行加工和测试.测试结果与仿真结果吻合,表明了该混合结构设计高性能滤波器方法的可行性.

集成宽带折叠半模基片集成波导带通滤波器

本文提出并设计了一种新型的折叠半模基片集成波导(Folded Half-Mode Substrate Integrated Waveguide:FHMSIW)宽带带通滤波器,并给出了FHMSIW上层金属层槽缝式和中间金属层槽缝式宽带滤波器的仿真和测试结果.相对于半模基片集成波导(Half-Mode Substrate Integrated Waveguide:HMSIW)槽缝式滤波器,由双层PCB制作的FHMSIW槽缝式滤波器的尺寸减小了约一半.同时测试结果和仿真结果表明该宽带滤波器具有损耗小、带外抑制好等特性.

基于1/4和1/8模双层基片集成波导的小型化差分滤波器

提出了一种四分之一模和八分之一模的双层基片集成波导结构,设计并制作了一款小型化的差分滤波器。引入了一种切角,不仅可以扰动频率,而且提高了共模抑制效果。利用缺陷地结构,引入了源和负载耦合,滤波器在通带两侧产生了3个传输零点,增加了频率的选择特性。滤波器的中心频率为9.63 GHz,3 dB带宽为70 MHz,带内插入损耗小于2.27 dB,共模抑制达到30.6 dB。仿真和测试结果基本吻合。

宽带基片集成波导滤波器

滤波器是微波毫米波电路与系统中一个重要的部件。提出了一种CMRC加载基片集成波导(substrate integrated waveguide,SI W)滤波器。该滤波器具有体积小、重量轻、容易加工和集成等优点。滤波器的中心频率为5.3GHz,相对带宽为36%,中心频率处的插入损耗为1.5dB,仿真与实验结果吻合良好。

一种新型基片集成波导双模带通滤波器

综合基片集成波导和双模滤波器两种前沿技术,设计了一种新型微波带通滤波器结构,该滤波器结构简单,无载品质因数高达10 000。同时,通过使用凹型过渡方式,解决了基片集成波导与微带线的过渡问题,从而方便了滤波器和有源微波电路的集成。文章设计的滤波器中心频率在5.63 GHz,通过TE102和TE201两种模式耦合,产生一个传输零点,极大的改善了阻带效果。实验表明,通带内反射损耗S11优于25 dB,3 dB带宽达60 MHz。

一种紧缩结构的新型毫米波基片集成波导滤波器

提出了一种紧缩结构的新型毫米波基片集成波导(SIW)滤波器,在结构紧缩的同时性能得到了显著改善.在设计的一组SIW毫米波滤波器中,长度从传统滤波器的23.1mm压缩到新型滤波器的12mm.测试结果显示新型滤波器阻带衰减大于54dB,相对于性能相近的传统SIW滤波器改善12dB以上.具有超过50dB衰减的阻带宽度超过9GHz.上边带过渡特性更陡,同时仍保持了传统SIW滤波器所具有的陡峭下边带特性和低损耗特性.

基于非谐振节点的盒型拓扑结构基片集成波导滤波器设计

针对微波带通滤波器小型化、高性能的应用需求,提出使用单模和双模基片集成波导谐振器相结合设计广义切比雪夫带通滤波器.该结构可实现盒型拓扑结构,并且双模基片集成波导谐振器中的主模TE_(101)作为非谐振节点提供一条额外的交叉耦合路径,并能增加一个有限的传输零点;该结构不需要传统负耦合结构就能实现两个有限传输零点,并且该传输零点可以位于通带上方或下方,具有设计灵活的特点.为了进一步提高滤波器的选择性,研究了在四阶滤波器上蚀刻互补开环谐振器设计拓展的盒型拓扑结构滤波器,并实现五阶滤波功能三个有限传输零点.为了验证结构的合理性,设计了两款中心频率为10GHz的对称和非对称响应的四阶滤波器、一款中心频率为5.8GHz的五阶滤波器,并给出相应的含非谐振节点的盒型拓扑结构耦合矩阵进行验证,最后进行加工和测试.耦合矩阵响应、仿真和测试结果一致性较好,表明了该结构设计高性能滤波器的可行性.

过模基片集成波导腔体滤波器设计

提出了一种过模基片集成波导(SIW)腔体滤波器。介绍了只由单个过模SIW腔体构成的一阶滤波器的原理。利用过模SIW腔体中的基模实现模式交叉耦合,滤波器能产生一个位于通带任一边的传输零点(TZ)。设计了一个由两个过模SIW腔体级联成的二阶滤波器,该滤波器能产生两个传输零点。为了改善滤波器的阻带性能,使用了非相似谐振器技术来实现寄生抑制。此外,阻带性能也可以通过增加基模谐振器的数量来改善。设计并制造了含有两个过模SIW腔体的二阶和三阶滤波器,仿真与测试结果吻合。

一种槽线扰动的基片集成波导双模滤波器

该文提出一种新型小型化基片集成波导(SIW)双模滤波器。通过使用正交的输入输出馈线,和一段倾斜的槽线来扰动腔体的两个简并模,滤波器能产生两个传输零点(TZ)。采用该方法设计了一个中心频率为15 GHz,带宽为350 MHz的基片集成波导双模滤波器。该滤波器结构简单,成本低廉,易于加工。测试结果和仿真结果吻合,较好地验证了设计的可行性和有效性。

基片集成波导带通滤波器的设计

基片集成波导技术使得包括平面电路、接头和矩形波导在内的完整电路可以以平面的形式集成在标准印刷电路板上;论文首次将金属条带式波导平面电路带通滤波器的设计方法引入基片集成波导之中,发展了基片集成波导带通滤波器的设计;文中提供了一个设计实例,Ansoft HFSS的数值仿真结果显示该途径是行之有效的。

新型基片集成波导宽带带通滤波器

利用基片集成波导的高通传输特性以及光子带隙结构的阻带特性,构建了一种新型结构的基片集成波导带通滤波器。为了验证该想法,设计了1个中心频率为5.0GHz,分数带宽为60%的滤波器,电磁仿真结果表明该滤波器在频率为3.5～6.5GHz频率范围内具有明显的通带特性,带内最大插入损耗约为0.64dB.利用PCB工艺制作了该滤波器的实物,使用矢量网络分析仪对其进行了测试,测试结果表明该滤波器的通带为3.8～6.8GHz,分数带宽约为56%,带内最小插入损耗为1.6dB。电磁仿真结果和实际测试结果较一致。

基片集成波导双感性柱滤波器的研究

采用模式匹配法设计了双排正方柱金属销波导带通滤波器,然后利用经验公式将正方柱等效成圆柱。在此基础上又利用基片集成波导和普通矩形波导之间的转换公式,将普通波导滤波器改用基片集成波导结构来实现,滤波器采用双排金属过孔结构使所设计的滤波器具有良好的带外抑制特性。且结构简单、成本低廉,便于加工,适合批量生产。设计结果的HFSS仿真验证了模式匹配法的精确性和经验公式的可靠性。

Ka波段基片集成波导窄带带通滤波器设计

该文针对传统滤波器在Ka波段难以同时实现窄带与集成的问题,采用基片集成波导结构(SIW)设计了一款Ka波段平面窄带带通滤波器。该滤波器采用双模圆腔与椭圆腔级联的结构,在上下边带分别产生一个传输零点,具有频率高选择特性。测试结果表明,该滤波器中心频率35 GHz,相对带宽2.85%,插入损耗约为3.4 dB,带内回波损耗大于15 dB,与仿真结果吻合较好,在毫米波系统中具有很好的应用价值。