微波毫米波基片集成滤波器的研究
发布时间：2019-07-12 18:57
【摘要】：滤波器是微波毫米波通信、雷达等系统的关键元件之一,研究和开发平面集成的小型化、高性能的微波毫米波滤波器具有重要的实用价值。本文基于基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide, SIW)技术和标准印刷电路板(PCB, Printed Circuit Board)工艺,研究设计了容性加载SIW谐振腔小型化带通滤波器、利用非谐振节点(Non Resonant Node, NRN)的SIW双模谐振腔滤波器、可控混合电磁耦合SIW不对称响应滤波器,并分别进行了分析讨论。论文的主要工作如下： 第一章绪论部分简要回顾了相关领域的研究背景,介绍了基片集成波导技术的发展历程和在微波毫米波频段的研究现状,阐述了本论文的主要内容。 第二章研究了容性加载SIW谐振腔的基本特性和加载规律。在保持谐振腔主模谐振模式不变的情况下,加载SIW谐振腔的面积可以最小缩减到加载前腔体面积的百分之二十。利用双层PCB工艺和容性加载SIW谐振腔,设计制作了小型化的二阶Chebyshev带通滤波器,测试结果与仿真结果吻合较好,并与对应的SIW滤波器进行了对比和分析。 第三章设计了一种新的NRN结构,并将其运用到SIW双模谐振腔中,使其与腔内的谐振模式产生耦合,在双模滤波器中引入了一个新的传输零点,进而使得单腔滤波器的通带两侧各存在一个传输零点,有效提高滤波器频率选择性,同时滤波器的面积相对于传统结构没有增大。此结构具有简单易控,适用频率范围宽,易于平面集成等优点。 第四章利用一种可控混合电磁耦合结构设计了两种具有不对称频率响应的SIW滤波器,其滤波响应可以通过调节传输零点的分布进行控制。分析了结构参数对零点分布的影响规律。该滤波器可以用于高性能双工器的设计。
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图片说明： 采用TaconicTLY-5介质基片，其介电常数^?!* = 2. 2，损耗角正切tanS = 0. 0009,厚度为0. 508 mm,主模谐振频率为10 GHz的SIW正方形谐振腔的面积为13. 6X13.6 mm2，仿真得到的Q值为367。2.2.2容性加载SIW谐振腔2. 2. 2. 1容性加载SIW谐振腔的结构及等效电路图2-4所示SIW主模谐振腔的尺寸约为0.45 X 0.45 A。2,其中2。为谐振频率/o对应的自由空间波长。该尺寸在微波频段应用时相对偏大，可以利用加载的方法实现腔体尺寸的小型化。电容加载SIW谐振腔的结构及其几何参数如图2-5所示，其在图2-1所示SIW谐振腔的上下金属层之间置入一个半径为r2的金属片，并通过一个半径为n的金属化盲孔连接至下层金属，从而在置入的金属片与SIW的上层金属之间形成电容，实
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图片说明： 容性加载SIW谐振腔的Q值将有所降低。图2-7给出了容性加载SIW谐振腔的主模TEm的场分布，其与图2-4所示具有相似的分布特征。当主模谐振频率设置为ho GHz，仍懫用厚度为0.508 mm的laconic TLY-5介质基片，，与图2-5对应的结构参数如表2-1所示。图2-7容性加载SIW谐振腔TEud主模场分布表2-1容性加载SIW谐振腔的几何参数参数 数值(mm) 参数 数值(mm)r\ 0.2 ro 0.13W2 5.8 W3 0.6n 2 Wx %由表2-1可见，通过半径为1*2= 2 mm的中间层金属片加载，对于相同的主模谐振频率,容性加载SIW谐振腔的几何面积减小为5. 8X5. 8mm2,约为0.19 x 0.19其中如为谐振频率/0对应的自由空间波长。其面积仅相当于未加载之前腔体面积的20%,实现了腔体面积的有效减小。但是，置入金属片引起的附加导体损耗会导致其Q值降低。对应于1"；!= 2 mm的中间层金属片加载，仿真得到的容性加载SIW谐振腔的Q值约为285。10
【学位授予单位】：信阳师范学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN713
本文编号：2513913
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图片说明： 采用TaconicTLY-5介质基片，其介电常数^?!* = 2. 2，损耗角正切tanS = 0. 0009,厚度为0. 508 mm,主模谐振频率为10 GHz的SIW正方形谐振腔的面积为13. 6X13.6 mm2，仿真得到的Q值为367。2.2.2容性加载SIW谐振腔2. 2. 2. 1容性加载SIW谐振腔的结构及等效电路图2-4所示SIW主模谐振腔的尺寸约为0.45 X 0.45 A。2,其中2。为谐振频率/o对应的自由空间波长。该尺寸在微波频段应用时相对偏大，可以利用加载的方法实现腔体尺寸的小型化。电容加载SIW谐振腔的结构及其几何参数如图2-5所示，其在图2-1所示SIW谐振腔的上下金属层之间置入一个半径为r2的金属片，并通过一个半径为n的金属化盲孔连接至下层金属，从而在置入的金属片与SIW的上层金属之间形成电容，实
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图片说明： 容性加载SIW谐振腔的Q值将有所降低。图2-7给出了容性加载SIW谐振腔的主模TEm的场分布，其与图2-4所示具有相似的分布特征。当主模谐振频率设置为ho GHz，仍懫用厚度为0.508 mm的laconic TLY-5介质基片，，与图2-5对应的结构参数如表2-1所示。图2-7容性加载SIW谐振腔TEud主模场分布表2-1容性加载SIW谐振腔的几何参数参数 数值(mm) 参数 数值(mm)r\ 0.2 ro 0.13W2 5.8 W3 0.6n 2 Wx %由表2-1可见，通过半径为1*2= 2 mm的中间层金属片加载，对于相同的主模谐振频率,容性加载SIW谐振腔的几何面积减小为5. 8X5. 8mm2,约为0.19 x 0.19其中如为谐振频率/0对应的自由空间波长。其面积仅相当于未加载之前腔体面积的20%,实现了腔体面积的有效减小。但是，置入金属片引起的附加导体损耗会导致其Q值降低。对应于1"；!= 2 mm的中间层金属片加载，仿真得到的容性加载SIW谐振腔的Q值约为285。10
【学位授予单位】：信阳师范学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN713
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 汤红军;洪伟;;一种紧缩结构的新型毫米波基片集成波导滤波器[J];红外与毫米波学报;2006年02期
相关博士学位论文 前1条
1 王欢;可控混合电磁耦合滤波器理论与实现[D];华南理工大学;2010年
本文编号：2513913
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