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双膜基片集成波导(SIW)带通滤波器的设计与HFSS仿真

2015-04-20   来源:互联网   点击:
根据多模激励的单腔体谐振器原理以及基片集成波导(SIW)高Q值、低损耗、大功率容量的特点,提出了一种新的SIW方形腔体双膜滤波器的设计方法。该方法通过在SIW腔体两个对称角上切角作为微扰来使简并模式分离并产生

根据多模激励的单腔体谐振器原理以及基片集成波导(SIW)高Q值、低损耗、大功率容量的特点,提出了一种新的SIW方形腔体双膜滤波器的设计方法。该方法通过在SIW腔体两个对称角上切角作为微扰来使简并模式分离并产生耦合,从而形成了中心频率在 4.95GHz的窄带带通滤波器,并最终采用直接过渡方式实现了SIW到微带的转换。

0 引言

滤波器在无线通信、军事、科技等领域有着广泛的应用。而微波毫米波电路技术的发展,更加要求这些滤波器应具有低插入损耗、结构紧凑、体积小、质量轻、成 本低的特点。传统用来做滤波器的矩形波导和微带线已经很难达到这个要求。而基片集成波导(SIW)技术为设计这种滤波器提供了一种很好的选择。

SIW的双膜谐振器具有一对简并模式,可以通过对谐振器加入微扰单元来使这两个简并模式分离,因此,经过扰动后的谐振器可以看作一个双调谐电路。分离的 简并模式产生耦合后,会产生两个极点和一个零点。所以,双膜滤波器在减小尺寸的同时,也增加了阻带衰减。而且还可以实现较窄的百分比带宽。可是,双膜滤波 器又有功率损耗高、插入损耗大的缺点。为此,本文提出了一种新型SIW腔体双膜滤波器的设计方法。

该SIW的大功率容量、低插入损耗特性正好可以对双膜滤波器的固有缺点起到补偿作用。而且输入/输出采用直接过渡的转换结构,也减少了耦合缝隙的损耗。

l 双膜谐振原理及频率调节

SIW是一类新型的人工集成波导,它是通过在平面电路的介质层中嵌入两排金属化孔构成的,这两排金属化孔构成了波导的窄壁,图1所示是基片集成波导的结 构示意图。这类平面波导不仅容易与微波集成电路(MIC)以及单片微波集成电路(MMIC)集成,而且,SIW还继承了传统矩形波导的品质因数高、辐射损 耗小、便于设计等优点。

  摘要:根据多模激励的单腔体谐振器原理以及基片集成波导(SIW)高Q值、低损耗、大功率容量的特点,提出了一种新的SIW方形腔体双膜滤波器的设计方法。该方法通过在SIW腔体两个对称角上切角作为微扰来使简并模式分离并产生耦合,从而形成了中心频率在 4.95GHz的窄带带通滤波器,并最终采用直接过渡方式实现了SIW到微带的转换。

  

1.1 基片集成波导谐振腔

一般情况下,两个电路的振荡频率越接近,这两个电路之间的能量转换需要的耦合就越小。由于谐振腔中的无数多个模式中存在着正交关系,故要让这些模式耦合 发生能量交换,必须对理想的结构加扰动。但是,为了保持场结构的原有形式,这个扰动要很小。所以,本文选择了SIW的简并主模TE102和 TE201,它们的电场分布图如图2所示。因为TM和TEmn(n10)不能够在SIW中传输。因此,一方面可以保证在小扰动时就可以实现耦合,同时也可 以保证场的原有结构。

电场分布图

矩形腔体

 

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