X波段SIW广义切比雪夫超结构滤波器的设计与研究
发布时间：2021-01-16 01:57
随着通讯技术的发展,频谱资源的合理利用已成为必然的趋势,而频谱资源的合理利用则需要把频谱划分为更多的窄带频段,因此对进行频率选择的窄带滤波器的需求也随之增加,其参数也越来越严苛。滤波器的窄带化要求滤波器的腔体增多,谐振腔的损耗降低,随之而来的将是滤波器体积的增大和对谐振腔Q值的提高。基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）集成了微带线的易于集成和矩形波导的高Q值两大优点,正是制作窄带滤波器所需要的传输线,因此广泛用于窄带滤波器的制作中。并且近年来,以具有负介电常数和负磁导率的结构为代表的电磁超结构也越来越受到研究学者的关注。其具有的低于截止频率的通带和高于截止频率的阻带的电磁特性也广泛应用于滤波器的设计中,对滤波器的小型化和窄带化贡献着力量。虽然电磁超结构应用于滤波器中,但是主要放置在谐振腔表面,是一种半开放式结构,将其作为单独的谐振器起到增添谐振峰或者带内传输极点的作用,并没有与传统的滤波器相结合。本文则是将超结构与广义切比雪夫滤波器相结合,将超结构作为腔体间的耦合结构,在实现本身谐振的情况下提高广义切比雪夫的频率选择性,也因为是全封闭式结...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基片集成波导滤波器原型
电子科技大学硕士学位论文2封闭式结构，从而制作出窄带滤波器具有很大研究意义。1.2国内外研究现状基片集成波导的基本概念是由A.J.Piloto等在1995年利用阵列圆柱构成波导壁的滤波器时所提出的[11]，可以看成最早利用SIW概念的滤波器原型。如图1-1所示，该原型选择多个单独的高介电低温共烧陶瓷层叠成整体结构，然后用导电材料电镀。每个单独的层被尺寸化，并且选择层的数量，使得单元以预定频率谐振。其中选择多个相邻的低温共烧陶瓷层叠并用导电材料电镀形成滤波器。图1-1基片集成波导滤波器原型后来很多学者利用像传统波导中的缝隙、小孔耦合或采用添加销钉的方式来在SIW中实现滤波器[12-17]，使得加工工艺更加平面化，工作频率覆盖了微波波段和毫米波波段，取得了不错的成果。比如KeWu等在2003年利用金属化柱（或通孔）阵列在单个衬底上合成平面电路形成波导滤波器如图1-2所示[13]，该滤波器采用金属通孔形成感性柱，设计了一个三阶切皮雪夫带通滤波器，该滤波器中心频率在28Ghz，通带内插入损耗优于1dB，回波损耗为17dB。图1-2三阶切比雪夫带通滤波器同时由于SIW具有很高的Q值，使得其制作成腔体滤波器成为趋势，2005年，
第一章绪论3YuLinZhang根据基片集成波导设计出了三角形谐振腔，并且根据级联耦合设计出2、3腔SIW滤波器，最后在3腔的基础上设计了一个六等边三角形SIW腔滤波器[18]。其尺寸较小，结构紧密，其滤波器性能为，中心频率10.61GHz，相对带宽为15.1%，插入损耗为1.75dB，回波损耗大于33dB。随着研究的进行，新的滤波器腔体也相继出现，比如圆腔体、六边形腔体等，目前已经实现了一阶、二阶和三阶圆波导滤波器，得到了采用圆波导实现滤波器的一些成果。如图1-3所示，2008年BenjaminPotelon等人利用圆波导，使用了加入线状耦合结构来实现交叉耦合，腔体中的电磁波同时经过电场和磁场耦合，改变了耦合性质，把单纯的磁耦合变为电耦合和磁耦合相结合，设计、制造和测量了具有磁同轴耦合和电交叉耦合的三阶滤波器，这为SIW滤波器设计开辟了一条新的道路[19]。图1-3三阶圆波导滤波器随着对称耦合方式研究的深入，非对称的耦合结构被提出，利用非对称以及介质销钉结构给设计带来更大的灵活性，并可采用高次模耦合方式来实现相应的滤波器。比如2008年YuanDanDong等人提出的五腔非对称SIW滤波器[20]，该滤波器采用TE301模式的谐振腔提高了腔体的Q值，实现了中心频率为28Ghz、3dB带宽为670Mhz、相对带宽为2.41%、回波损耗大于-10.6dB、带外抑制大于40dB的滤波器效果。另外双模和多模的SIW腔体结构不仅提高了谐振腔的Q值，还能够利用多模中不同谐振模式之间的交叉耦合来实现多腔体之间的效果。不同谐振模式之间耦合可以添加额外的传输零点，提高带外抑制，并且降低矩形比。多模结构也能减小器件的尺寸，对小型化和集成性提供了良好的思路。文献[21]中就是在同一个矩形SIW腔体中实现TE201和TE102两个模式，利用这两个模式的相互耦合，在带
本文编号：2979930
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基片集成波导滤波器原型
电子科技大学硕士学位论文2封闭式结构，从而制作出窄带滤波器具有很大研究意义。1.2国内外研究现状基片集成波导的基本概念是由A.J.Piloto等在1995年利用阵列圆柱构成波导壁的滤波器时所提出的[11]，可以看成最早利用SIW概念的滤波器原型。如图1-1所示，该原型选择多个单独的高介电低温共烧陶瓷层叠成整体结构，然后用导电材料电镀。每个单独的层被尺寸化，并且选择层的数量，使得单元以预定频率谐振。其中选择多个相邻的低温共烧陶瓷层叠并用导电材料电镀形成滤波器。图1-1基片集成波导滤波器原型后来很多学者利用像传统波导中的缝隙、小孔耦合或采用添加销钉的方式来在SIW中实现滤波器[12-17]，使得加工工艺更加平面化，工作频率覆盖了微波波段和毫米波波段，取得了不错的成果。比如KeWu等在2003年利用金属化柱（或通孔）阵列在单个衬底上合成平面电路形成波导滤波器如图1-2所示[13]，该滤波器采用金属通孔形成感性柱，设计了一个三阶切皮雪夫带通滤波器，该滤波器中心频率在28Ghz，通带内插入损耗优于1dB，回波损耗为17dB。图1-2三阶切比雪夫带通滤波器同时由于SIW具有很高的Q值，使得其制作成腔体滤波器成为趋势，2005年，
第一章绪论3YuLinZhang根据基片集成波导设计出了三角形谐振腔，并且根据级联耦合设计出2、3腔SIW滤波器，最后在3腔的基础上设计了一个六等边三角形SIW腔滤波器[18]。其尺寸较小，结构紧密，其滤波器性能为，中心频率10.61GHz，相对带宽为15.1%，插入损耗为1.75dB，回波损耗大于33dB。随着研究的进行，新的滤波器腔体也相继出现，比如圆腔体、六边形腔体等，目前已经实现了一阶、二阶和三阶圆波导滤波器，得到了采用圆波导实现滤波器的一些成果。如图1-3所示，2008年BenjaminPotelon等人利用圆波导，使用了加入线状耦合结构来实现交叉耦合，腔体中的电磁波同时经过电场和磁场耦合，改变了耦合性质，把单纯的磁耦合变为电耦合和磁耦合相结合，设计、制造和测量了具有磁同轴耦合和电交叉耦合的三阶滤波器，这为SIW滤波器设计开辟了一条新的道路[19]。图1-3三阶圆波导滤波器随着对称耦合方式研究的深入，非对称的耦合结构被提出，利用非对称以及介质销钉结构给设计带来更大的灵活性，并可采用高次模耦合方式来实现相应的滤波器。比如2008年YuanDanDong等人提出的五腔非对称SIW滤波器[20]，该滤波器采用TE301模式的谐振腔提高了腔体的Q值，实现了中心频率为28Ghz、3dB带宽为670Mhz、相对带宽为2.41%、回波损耗大于-10.6dB、带外抑制大于40dB的滤波器效果。另外双模和多模的SIW腔体结构不仅提高了谐振腔的Q值，还能够利用多模中不同谐振模式之间的交叉耦合来实现多腔体之间的效果。不同谐振模式之间耦合可以添加额外的传输零点，提高带外抑制，并且降低矩形比。多模结构也能减小器件的尺寸，对小型化和集成性提供了良好的思路。文献[21]中就是在同一个矩形SIW腔体中实现TE201和TE102两个模式，利用这两个模式的相互耦合，在带
本文编号：2979930
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2979930.html
