Ka波段基片集成波导带通滤波器的设计

基片集成波导(SIW)是近年发展起来的一种新型微波传输结构。应用基片集成波导技术,通过实现耦合腔间的正负耦合,设计了应用于毫米波的交叉耦合滤波器。经三维电磁仿真,通带回波损耗大于22dB,最小插入损耗小于1.5dB。仿真结果表明该滤波器具有极高的实际应用价值。

第 1 9卷第 2 0期Vo _9 l1No20 .

电子设计工程El cr n c De in En i e rn e to i sg g n e i g

21年 1 01 O月O t2 1 c . 01

K a波段基片集成波导带通滤波器的设计衣晓洋 .王朗(电子科技大学物理电子学院， J四 l都 605 ) 1成 10 4摘要：片集成波导 ( I )近年发展起来的一种新型微波传输结构。用基片集成波导技术，过实现耦合腔间的基 SW是应通正负耦合，计了应用于毫米波的交叉耦合滤波器。经三维电磁仿真，带回波损耗大于 2 B.小插入损耗小于设通 2d最

1 B . d。仿真鲒果表明该滤波器具有极高的实际应用价值。 5关键词：片集成波导；滤波器；交叉耦合；仿真基中图分类号： N 1 T73文献标识码： A文章编号：1 7— 2 6 2 1 ) 0 0 4— 3 6 4 6 3 (0 1 2— 1 5 0

De i n o n r s - o pl d fle s d s bs r t nt g a e v g i e sg fKa— d c o s c u e t r ba e u t a e i e r t d wa e u d ba - iYIXio y n, ANG a g a—a g W L n

( o eeo hs a Eet n s U i ri Ee t ncSineadT cn l yo hn, hn d 10 4 C ia C lg l fP yi l l r i, nv syo lc o i c c n eh o g C ia C eg u6 05, hn ) c coc e tf r e o fAb ta t S bt t it rt a e ud (I ) s e e p di rc n e r a n w s u tr r i o a et n m sin s c: u s a e ae w v g ie SW i d v l e e t as s e rcue o c w v a s i o . r ren g d o ne y a t f m r r sI h s p p r b e l ig t e p st e a d n g t e o p i g b t e wo c u l d c v t s a c s -o p e l r fr n t i a e, y r a i n h o i v n e ai c u l ewe n t o p e a i e, r s u l d f t o z i v n i o c i emi i tr v

p l a in i d sg e a e n S W c n l g . h i lt n r s l o f me e rf c in o a sb n l mee e a p i t s e i n d b s d o I t h o o y T eS mu a i e u t c n r d t e e t f s - a d l wa c o e o s i h l o p l w r h n 2 B a d i s rin ls et r h n 1 B. o e a 2d n e t sb t a . d t n o o et 5 Ke r s u sr t ne r t d wa e u d;f tr rs - o p ig;smu ai n y wo d:s b tae i t g ae v g i e i e;c o sc u l l n i lt o

微波滤波器作为微波网络的关键器件。微波毫米波通在信、星通信、卫雷达等系统中都有着广泛的应用。统微波滤传波器一般采用波导型或微带型的结构形式。随着微波通信的发展，构紧凑，功率成为微波滤波器的发展方向。传统结高而波导型滤波器较大的体积和微带滤波器较大的辐射损耗都限制了其在当今微波系统中的应用。 基片集成波导 (I )近年发展起来的新型微波传输结 SW是构。由上下两层金属板和两侧两排金属圆柱包围介质片构

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图 1 SW结构 IFi .1 S r c u e o I g tu t r fS W

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文献[分析了 SW的传输特性，给出了它与介质填充 3] I并波导问的等效关系：。

成。其综合了传统波导和微带传输线的一系列优点：有传既统波导一样的高品质因数和小辐射损耗的优点 .具备微带也线体积小，集成[优点。易 1的 设计了基于 SW的 4阶交叉耦合滤波器。在设计中， I交叉耦合滤波器的正负耦合结构由 SW谐振器实现。中负耦 I其合通过在两个 SW谐振器间加载带隙结构实现。利用 H S I FS仿真取得较好的结果。

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9 p 5一

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SW主模截止频率为： I =—_=一 一

2 Vw‰ () 3

综合 ( ) ( ),满足滤波器传输频率的要求， 1~3式为取a=4 mm, d=03 11。 0. m . 1" p= 6 m 11 1

1 S W结构设计 ISW的结构设计包括 SW与微带转换结构的设计和 I I SW传输结构的设计。SW结构如图 1示。 I I所图中， a为 SW宽度，为金属柱间距， I P d为金属柱直径。

虽然 SW有着卓越的性能，而其独特的结构却难以测 I然试和与其他器件连接。为解决这个问题，用 SW与微带的采 I转换结构使 SW端口变为微带端口，样能很容易地进行测 I这试和与其他器件连接。文中的转换结构采用一段微带渐变线，一端与 5 微带连接，一端与 SW连接。计中，其 0Q另 I设使转换结构的两端阻抗分别与微带线阻抗和 SW阻抗匹配。 I由此计算得到转换结构两端尺寸，再通过 HF S以渐变线长度 S稿件编号：0 1 8 9 2 10 0 1

由于 SW的辐射损耗和反射损耗主要由金属通孔的直径和 I相邻金属孑之间的距离决定，为了尽量减小损耗 .I尺寸 L SW的一般设计原则是[: 2 1收稿日期： 0 1 0— 5 2 1 - 8 2

为变量仿真，以得到最佳传输效果时的尺寸。最终得出=

作者简介：晓洋 ( 9 5 )女，龙江大庆人，士研究生。研究方向：波无源器件与电真空器件。衣 1 8一，黑硕 微-

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