基于脊间隙波导的V波段带通滤波器设计

发布时间：2020-06-20 17:33

【摘要】：间隙波导(Gap Waweguide,GW)是一种新的毫米波波导介质。这项技术是基于平行板波导,利用空气作为传播介质,这在很大程度上避免了介质材料的损耗。这样结合微带线的优点设计基于脊间隙波导的滤波器将会有很大的实用价值。因此本文将重点研究基于脊间隙波导的滤波器的设计,并在充分调研了间隙波导的研究进展和V波段滤波器的研究现状的基础上,研制了多款V波段滤波器以及交叉耦合形式的带通滤波器。间隙波导的出现离不开电磁带隙结构的发展,因此本文首先深入研究了电磁带隙结构的特性,使用有限元分析法对蘑菇型EBG结构进行数值分析。随后构造脊间隙波导的整体模型和微带过渡,并研制了两款基于脊间隙波导的V波段滤波器,滤波器采用传统微带滤波器的设计方法进行设计,结构简单,能够应用于工程实践中。此外,本文还利用交叉耦合理论研制具有传输零点的交叉耦合带通滤波器。分别使用物理交叉耦合和模式交叉耦合的方式设计了两种三极子滤波器,分别在通带两端引入一个有限传输零点。最后在三极子滤波器设计基础上,将物理交叉耦合方式与模式交叉耦合方式相结合,设计了一款五阶V波段带通滤波器,通带两端各有一个传输零点。实测结果表明,本文研制的基于脊间隙波导的V波段带通滤波器与仿真结果一致性较好,有很大的工程应用价值。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN713
【图文】：

微带,波导,间隙,实物

Ａｓｔｒｉｄ邋ＡｌｇａｂａＢｒａｚｄｌｅｚ等人利用间隙波导来改进微带滤波器，利用周期性销逡逑钉ＥＢＧ结构形成理想磁导体，用销钉盖子对微带滤波器进行封装［４］。研宄结果表明，这逡逑种封装结构有效的降低了此Ｋｕ波段滤波器的通带损耗。其结构如图１．１所示。逡逑ａ逡逑图ｕ利用间隙波导封装滤波器逡逑２０１１年，Ｐ．－Ｓ．邋Ｋｉｌｄａｌ等人研宄了基于的间隙波导的ＭＭＩＣ芯片的超材料电磁封装逡逑技术和天线在太赫兹的集成曰。这项研究的间隙波导，有利于在３０邋ＧＨｚ以上使用，因逡逑为它们是传播的准ＴＥＭ并且带宽较宽，不需要电介质材料，也不需要金属部件之间的逡逑导电接头。逡逑同年，Ｅ．Ｒａｊｏ－Ｉｇｌｅｓｉａｓ和Ｐ．－Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ研宄了销钉阵列、蘑菇型电磁带隙结构和金属逡逑纹状结构对平行板禁带产生的影响，并进行了数值分析［６］。研究表明，这种禁带的产生逡逑可以使用销钉阵列，用蘑菇型ＥＢＧ结构时至少有两个才能产生。波纹有相似于销钉阵逡逑列的的截止特性，但只能横向摆放。逡逑２０１２年

三维视图,阵列天线,插槽,波导

中心频率为３７．３７邋ＧＨｚ，带宽为５６０ＭＨｚ。槽间隙波导的耦合谐振滤波器具有逡逑良好的成本效益，因为它们是在两块平行的金属板之间形成的。也是基于这种结构，它逡逑们对温度漂移不那么敏感，具有很大工程价值。结构如图１．４所示。逡逑“邋Ｖ邋＂邋Ｗ邋丨ｆ邋\l逡逑ｉ＇ｕ邋ｉ邋ｉ邋ｉｉ！邋ｉ邋ｉｔ邋ｍ邋ｊ邋ｉ逡逑一——遍逡逑图１．４槽间隙波导滤波器的上层板与底层板逡逑２０１４邋年，Ｓｅｙｅｄ邋Ａｌｉ邋Ｒａｚａｖｉ邋和邋Ｐ．－Ｓ．邋Ｋｉｌｄａｉ邋设计了一款邋６０邋ＧＨｚ邋的邋２ｘ２邋的平面阵列天线逡逑［９】，采用基于间隙波导的ＳＩＷ腔和ＥＢＧ软馈电技术完成设计。采用两双面印刷电路板逡逑（ＰＣＢ）。上层的ＰＣＢ板包含四个辐射腔，辐射腔由基片集成波导的金属化孔形成，谐逡逑振腔通过开槽来耦合。利用微带脊间隙波导进行馈电，激励槽是由上下两层ＰＣＢ间的逡逑空气间隙形成。底层ＰＣＢ上微带线通过通孔接地，与金属化通孔在空气间隙中形成平逡逑行板模的阻带。研究表明，通过使用一个软表面ＥＢＧ型大大提高了阵列天线的辐射特逡逑性，减少了单元之间的相互耦合。结构如图１．５所示。逡逑１逡逑Ｊ逡逑图１．５邋２ｘ２插槽阵列天线的三维视图逡逑２０１５年

【参考文献】