基于微带加载的HMSIW谐振器耦合结构及其相关滤波器件设计技术研究
发布时间：2020-12-06 15:55
滤波器作为无线微波与毫米波系统中的关键器件,其集成度与性能之间相互矛盾的问题一直是滤波器设计研发的需要解决的重点与难点,而基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）结构的提出则为解决上述矛盾提供了良好的途径。SIW结构不仅继承了平面传输线小型化、易集成、低成本的优点,同时还具备类似于矩形金属波导高Q值、低损耗、高功率容量的特性,因此,SIW滤波器技术一直是近年来工业界与学术界研究的热点,其相关技术的研究对微波系统发展有着重要意义。在基于谐振器耦合架构的SIW滤波器的设计过程中,通常由于其耦合结构（感性窗或弱电耦合结构）的限制,其谐振器之间的耦合结构实现大多采用加载感性窗的方式,但这种方式由于其物理结构的限制,很难获得强耦合系数以支撑超宽带滤波器的实现,这大幅限制了SIW技术在谐振器耦合形式滤波器设计中的应用能力。针对上述情况,本文提出了一种基于微带直接加载的半模基片集成波导（Half Mode Substrate Integrated Waveguide,HMSIW）谐振器耦合结构,并对其特性和相关滤波器件设计技术进行了深入研究,给出了基于上述...
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于超大尺寸TE101/TE301谐振腔和TE101/TE201谐振腔的四阶SIW滤波器实物和频率响应
图 1.2 四极准椭圆响应的三频带滤波器电路拓扑及频率响应可调谐振器是设计和实现可调谐 RF 和微波滤波器的关键组成部分。2006 年 E. Rius 提出了一种基于在 SIW 腔内集成的垂直电容柱的滤波器调谐方法[23]。2011 年 V.Sekar 等人使用 p-i-n 二极管开关元件在三层 Rogers RT/duroid 基板上上实现了一种新型可调谐二阶 SIW 滤波器[24];滤波器提供六种状态，范围从 1.55 到 2.0 GHz（25％调谐）。相对带宽范围为 2.3％至3.0％，插入损耗小于 5.4 dB，整个调谐范围内的回波损耗大于 14 dB。基于 SIW 结构的梳状谐振器，S. Sirci 提出了一种基于砷化镓变容二极管的梳状 SIW 腔的低损耗可调谐振器[25]。对于低频率应用，SIW 滤波器仍显笨重，因为它们具有强烈的频率依赖性和非 TEM 模式操作。已提出了各种技术来减小 SIW 滤波器的尺寸，例如装载有互补的开环谐振器的 SIW滤波器[26-29]，折叠的 SIW 滤波器[30-32]，梳状 SIW 滤波器[33,34]，以及半模 SIW 滤波器[35-37]。然而，这些技术可能会使SIW谐振器的无载品质因数恶化，导致滤波器的带内插入损耗升高，进而限制 SIW 滤波器在工程中的应用。东南大学郝张成博士首次提出了基于多层 PCB 基板的 SIW 滤波器[38]，采用多层 PCB 工艺，使滤波器面积减少了一半， SIW 谐振腔是垂直堆叠
本章主要介绍了基片集成波导和半模基片集成波导滤波器的设计基础。首先介绍了 SIW基本结构、传输特性。其次简要介绍了 SIW 结构的分析方法，包括全波分析法和等效模型法。接着对 SIW 滤波器的设计方法进行了讨论。随后简述了 HMSIW 的结构和传输特性。最后在X 波段针对 SIW 和 HMSIW 结构给出了滤波器设计实例，为后续章节滤波器设计奠定了坚实的基础。SIW 的结构和性质如前文所述，SIW 是一种由非平面波导转换得到的平面形式波导，可以通过许多平面加工技术集成到任何平面电介质基板中，包括 PCB 工艺和 LTCC 工艺等。这种新兴的导波结构可以用一对周期排列的金属化通孔阵列或槽沟制成，它看起来像两个平行的栅栏，具有一定的间距，介质基板上下表面由金属覆盖，波导中的 EM 波被很好地限制，如图 2.1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种紧缩结构的新型毫米波基片集成波导滤波器[J]. 汤红军,洪伟. 红外与毫米波学报. 2006(02)
[2]基片集成波导和微带转换器的理论与实验研究[J]. 李皓,华光,陈继新,洪伟,崔铁军,吴柯. 电子学报. 2003(S1)
博士论文
[1]基片集成波导技术的研究[D]. 郝张成.东南大学 2006
本文编号：2901644
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于超大尺寸TE101/TE301谐振腔和TE101/TE201谐振腔的四阶SIW滤波器实物和频率响应
图 1.2 四极准椭圆响应的三频带滤波器电路拓扑及频率响应可调谐振器是设计和实现可调谐 RF 和微波滤波器的关键组成部分。2006 年 E. Rius 提出了一种基于在 SIW 腔内集成的垂直电容柱的滤波器调谐方法[23]。2011 年 V.Sekar 等人使用 p-i-n 二极管开关元件在三层 Rogers RT/duroid 基板上上实现了一种新型可调谐二阶 SIW 滤波器[24];滤波器提供六种状态，范围从 1.55 到 2.0 GHz（25％调谐）。相对带宽范围为 2.3％至3.0％，插入损耗小于 5.4 dB，整个调谐范围内的回波损耗大于 14 dB。基于 SIW 结构的梳状谐振器，S. Sirci 提出了一种基于砷化镓变容二极管的梳状 SIW 腔的低损耗可调谐振器[25]。对于低频率应用，SIW 滤波器仍显笨重，因为它们具有强烈的频率依赖性和非 TEM 模式操作。已提出了各种技术来减小 SIW 滤波器的尺寸，例如装载有互补的开环谐振器的 SIW滤波器[26-29]，折叠的 SIW 滤波器[30-32]，梳状 SIW 滤波器[33,34]，以及半模 SIW 滤波器[35-37]。然而，这些技术可能会使SIW谐振器的无载品质因数恶化，导致滤波器的带内插入损耗升高，进而限制 SIW 滤波器在工程中的应用。东南大学郝张成博士首次提出了基于多层 PCB 基板的 SIW 滤波器[38]，采用多层 PCB 工艺，使滤波器面积减少了一半， SIW 谐振腔是垂直堆叠
本章主要介绍了基片集成波导和半模基片集成波导滤波器的设计基础。首先介绍了 SIW基本结构、传输特性。其次简要介绍了 SIW 结构的分析方法，包括全波分析法和等效模型法。接着对 SIW 滤波器的设计方法进行了讨论。随后简述了 HMSIW 的结构和传输特性。最后在X 波段针对 SIW 和 HMSIW 结构给出了滤波器设计实例，为后续章节滤波器设计奠定了坚实的基础。SIW 的结构和性质如前文所述，SIW 是一种由非平面波导转换得到的平面形式波导，可以通过许多平面加工技术集成到任何平面电介质基板中，包括 PCB 工艺和 LTCC 工艺等。这种新兴的导波结构可以用一对周期排列的金属化通孔阵列或槽沟制成，它看起来像两个平行的栅栏，具有一定的间距，介质基板上下表面由金属覆盖，波导中的 EM 波被很好地限制，如图 2.1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种紧缩结构的新型毫米波基片集成波导滤波器[J]. 汤红军,洪伟. 红外与毫米波学报. 2006(02)
[2]基片集成波导和微带转换器的理论与实验研究[J]. 李皓,华光,陈继新,洪伟,崔铁军,吴柯. 电子学报. 2003(S1)
博士论文
[1]基片集成波导技术的研究[D]. 郝张成.东南大学 2006
本文编号：2901644
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