SIW带通滤波器的设计与实现
发布时间：2021-06-22 03:20
随着通信技术的不断进步,射频前端系统正向着小型化、轻量化、高可靠性和低成本的方向发展。微波无源滤波器作为射频前端系统重要的组成部分,其性能会对整个射频前端系统产生重要影响。传统的滤波器在高频上具有较大的体积,不利于系统的小型化,而基于基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）设计的滤波器不仅能保留传统滤波器的高品质因数、低插入损耗和高性能的优势,也具有质量轻、体积小和易集成的优点。本文基于SIW理论,设计并实现了四款可应用于无线局域网（Wireless Local Area Network,WLAN）的SIW带通滤波器,其中两款能应用于WLAN的5GHz频段,剩下两款能应用于WLAN的2.4GHz频段。本文的主要工作如下:（1）根据所使用的SIW谐振腔分析了三种微带转换结构,其中采用共面波导的微带转换结构相比于其他两种结构能实现最小的回波损耗和插入损耗。然后在SIW谐振腔的接地板上刻蚀了哑铃型的缺陷地结构来改变其传输特性,设计并实现了一款中心频率为5.6GHz,插入损耗小于1dB,回波损耗大于10dB,3dB带宽达到1GHz的SIW带通滤波器。...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＲＦ电路系统的基本组成??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｂａｓｉｃ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ＲＦ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｓｙｓｔｅｍ??
想开始萌芽，在当时的社会背景下，??研宄小型化的微波器件，特别是小型化的滤波器、天线、振荡器等己经成为了一种趋势，??当时的学者和研宄机构希望设计出一种新型的波导结构，来进行滤波器，天线，振荡器??等器件的设计之中，从而实现器件的小型化，在器件的加工方面，也尽量能便于加工，??于是在研究环境的变化下，日本一位学者率先提出了?ＳＩＷ的波导结构［１１］，但是由于加??工条件的制约，他未能设计成功一款ＳＩＷ的波导。三年后，ＳＩＷ波导的成品第一次被??Ｆｌｉｎｃｋ教授加工制作出来［１２】，如图１．２所示，Ｆｌｉｎｃｋ教授采用低温共烧陶瓷技术（Ｌｏｗ??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ?Ｃｅｒａｍｉｃｓ，ＬＴＣＣ），在多层基板上用金属化的通孔贯穿，设计出了??一种多层的ＳＩＷ波导结构，在ＳＩＷ的实现应用上迈出了第一步。??图１．２?ＬＴＣＣ多层ＳＩＷ波导结构??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｔｍｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｑｕａｄｒｉｆｌｌａｒ?ｈｅｌｉｘ?ａｎｔｅｎｎａ??１９９８年，Ａｎｔｏ等人将ＳＩＷ应用到了阵列天线的设计之中［１３］，采用ＳＩＷ技术对天线??进行馈电，这是最早的将ＳＩＷ技术应用到天线的设计中的例子，其天线的模型如图１．３??所示，ＳＩＷ在天线中的应用打开了?ＳＩＷ设计射频器件的大门，从此以后各种各样基于??ＳＩＷ技术的器件都陆陆续续被设计了出来。??－２－??
Ｓ结构能够很好的缩小滤波器的尺寸，优化滤波器的性能，可应用于??ＳＩＷ滤波器的设计当中。同年，ＺａｋｉＫＡ等人利用ＬＴＣＣ技术，在基板的两侧分别用金??属化过孔的方式设计出了一种矩形的ＳＩＷ准波导传输结构［１５］，在此之后，矩形ＳＩＷ得??到了大量的研究，为之后设计各种射频元器件打下了坚实的基矗??Ｐａｒａｌｌｅｌ?Ｐｌａｔｅ?ｐｅｒｊ〇ｄｉｃ??＾＾ＶＶａｖｃｇｕｉｄｃ?Ｗａｉｌ??Ｒｃｎｃｊｉｏｎ?ＴＪｕｎｃｔｔｏｎ?ｍｐｕ．??Ｃｓ＝ｇ?Ｊ?—??Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ??图１．３?ＳＩＷ阵列天线??Ｆｉｇ．?１．３?ＳＩＷ?ａｒｒａｙ?ａｎｔｅｎｎａ??２００３年，加拿太蒙特利尔大学的吴柯教授通过大量的研究与实践，率先提出来了一??种概念，叫基片集成电路［１６］?（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ?Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ?Ｃｉｒｃｕｉｔｓ，ＳＩＣ），ＳＩＣ的概念被提出来??了之后，ＳＩＷ在集成化方向有了很大的发展，ＳＩＷ随即被大量的学者研究，用于设计各??种射频的功能性元器件，逐渐ＳＩＷ成为了一种新的设计技术，应用在微波领域。??２００５年东南大学的洪伟教授以及他的研究团队设计出了一种半模基片集成波导的??结构［１７］，根据洪伟教授的研宂表明，ＨＭＳＩＷ具有和ＳＩＷ相似的传播性能，而且在带外??抑制方面比ＳＴＷ性能更加优越，但尺寸只有ＳＩＷ的一半。这一重大研宄发现直接促进??了?ＨＭＳＩＷ在各种射频器件的研究和应用，因为ＨＭＳＴＷ的结构更小，所以更有利于器??件的小型化和集成化，在射频器件的设计中发挥了巨大的作用。??２００５年，东南大学的张玉林博士利用圆形ＳＩＷ谐振腔级联的方式设计出了一款三??级联的圆形ＳＩＷ带通滤波器［
【参考文献】：
期刊论文
[1]K波段高选择性基片集成波导滤波器设计[J]. 张博林,陈明. 舰船电子工程. 2019(12)
[2]一种小型化微波宽带带通滤波器及其工程设计分析[J]. 袁正昊. 中国新技术新产品. 2019(22)
[3]两款V波段硅基滤波器的设计与分析[J]. 周泽伦. 大众科技. 2019(04)
[4]基于基片集成波导的微波双通带滤波器设计[J]. 郭培培,周春霞. 微波学报. 2015(S2)
[5]一种基片集成波导可调滤波器的设计[J]. 周建,朱永忠,刘子豪. 电子元件与材料. 2016(05)
[6]基于DGS结构的超宽带带通滤波器[J]. 汪子成,杨涛,杨自强. 压电与声光. 2014(06)
[7]半模基片集成波导带通滤波器的设计与实现[J]. 陈飞. 真空电子技术. 2011(06)
[8]双膜基片集成波导（SIW）带通滤波器的设计与仿真[J]. 王美侠. 电子元器件应用. 2010(05)
[9]基片集成波导双感性柱滤波器的研究[J]. 申凯,王光明,谷国栋. 微波学报. 2009(03)
[10]基于基片集成波导（SIW）的双模带通滤波器[J]. 张胜,王子华,肖建康,李英. 微波学报. 2007(02)
博士论文
[1]高性能小型化射频及微波滤波器的研究[D]. 张小川.电子科技大学 2009
[2]无线通信中微波滤波器的比较设计法与应用研究[D]. 吴边.西安电子科技大学 2008
硕士论文
[1]基于半模基片集成波导的可重构带通滤波器的设计与实现[D]. 宋井盼.西安电子科技大学 2018
[2]基于差分带通滤波器的推-推型振荡器设计[D]. 梁琴琴.南京理工大学 2018
[3]小型化多模基片集成波导（SIW）滤波器研究[D]. 李明康.中国科学技术大学 2017
[4]高性能小型化双工器的研究与设计[D]. 李辰晶.南京航空航天大学 2013
[5]基于SIW的新型带通滤波器的研究[D]. 郭增旭.南京理工大学 2013
[6]开口谐振环及其在微带滤波器中的应用[D]. 高楠.南京航空航天大学 2011
[7]折叠衬底集成波导（FSIW）的理论研究及工程应用[D]. 耿亮.南京理工大学 2007
[8]基片集成波导的应用和仿真研究[D]. 兰尧.电子科技大学 2006
本文编号：3242009
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＲＦ电路系统的基本组成??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｂａｓｉｃ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ＲＦ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｓｙｓｔｅｍ??
想开始萌芽，在当时的社会背景下，??研宄小型化的微波器件，特别是小型化的滤波器、天线、振荡器等己经成为了一种趋势，??当时的学者和研宄机构希望设计出一种新型的波导结构，来进行滤波器，天线，振荡器??等器件的设计之中，从而实现器件的小型化，在器件的加工方面，也尽量能便于加工，??于是在研究环境的变化下，日本一位学者率先提出了?ＳＩＷ的波导结构［１１］，但是由于加??工条件的制约，他未能设计成功一款ＳＩＷ的波导。三年后，ＳＩＷ波导的成品第一次被??Ｆｌｉｎｃｋ教授加工制作出来［１２】，如图１．２所示，Ｆｌｉｎｃｋ教授采用低温共烧陶瓷技术（Ｌｏｗ??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ?Ｃｅｒａｍｉｃｓ，ＬＴＣＣ），在多层基板上用金属化的通孔贯穿，设计出了??一种多层的ＳＩＷ波导结构，在ＳＩＷ的实现应用上迈出了第一步。??图１．２?ＬＴＣＣ多层ＳＩＷ波导结构??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｔｍｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｑｕａｄｒｉｆｌｌａｒ?ｈｅｌｉｘ?ａｎｔｅｎｎａ??１９９８年，Ａｎｔｏ等人将ＳＩＷ应用到了阵列天线的设计之中［１３］，采用ＳＩＷ技术对天线??进行馈电，这是最早的将ＳＩＷ技术应用到天线的设计中的例子，其天线的模型如图１．３??所示，ＳＩＷ在天线中的应用打开了?ＳＩＷ设计射频器件的大门，从此以后各种各样基于??ＳＩＷ技术的器件都陆陆续续被设计了出来。??－２－??
Ｓ结构能够很好的缩小滤波器的尺寸，优化滤波器的性能，可应用于??ＳＩＷ滤波器的设计当中。同年，ＺａｋｉＫＡ等人利用ＬＴＣＣ技术，在基板的两侧分别用金??属化过孔的方式设计出了一种矩形的ＳＩＷ准波导传输结构［１５］，在此之后，矩形ＳＩＷ得??到了大量的研究，为之后设计各种射频元器件打下了坚实的基矗??Ｐａｒａｌｌｅｌ?Ｐｌａｔｅ?ｐｅｒｊ〇ｄｉｃ??＾＾ＶＶａｖｃｇｕｉｄｃ?Ｗａｉｌ??Ｒｃｎｃｊｉｏｎ?ＴＪｕｎｃｔｔｏｎ?ｍｐｕ．??Ｃｓ＝ｇ?Ｊ?—??Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ??图１．３?ＳＩＷ阵列天线??Ｆｉｇ．?１．３?ＳＩＷ?ａｒｒａｙ?ａｎｔｅｎｎａ??２００３年，加拿太蒙特利尔大学的吴柯教授通过大量的研究与实践，率先提出来了一??种概念，叫基片集成电路［１６］?（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ?Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ?Ｃｉｒｃｕｉｔｓ，ＳＩＣ），ＳＩＣ的概念被提出来??了之后，ＳＩＷ在集成化方向有了很大的发展，ＳＩＷ随即被大量的学者研究，用于设计各??种射频的功能性元器件，逐渐ＳＩＷ成为了一种新的设计技术，应用在微波领域。??２００５年东南大学的洪伟教授以及他的研究团队设计出了一种半模基片集成波导的??结构［１７］，根据洪伟教授的研宂表明，ＨＭＳＩＷ具有和ＳＩＷ相似的传播性能，而且在带外??抑制方面比ＳＴＷ性能更加优越，但尺寸只有ＳＩＷ的一半。这一重大研宄发现直接促进??了?ＨＭＳＩＷ在各种射频器件的研究和应用，因为ＨＭＳＴＷ的结构更小，所以更有利于器??件的小型化和集成化，在射频器件的设计中发挥了巨大的作用。??２００５年，东南大学的张玉林博士利用圆形ＳＩＷ谐振腔级联的方式设计出了一款三??级联的圆形ＳＩＷ带通滤波器［
【参考文献】：
期刊论文
[1]K波段高选择性基片集成波导滤波器设计[J]. 张博林,陈明. 舰船电子工程. 2019(12)
[2]一种小型化微波宽带带通滤波器及其工程设计分析[J]. 袁正昊. 中国新技术新产品. 2019(22)
[3]两款V波段硅基滤波器的设计与分析[J]. 周泽伦. 大众科技. 2019(04)
[4]基于基片集成波导的微波双通带滤波器设计[J]. 郭培培,周春霞. 微波学报. 2015(S2)
[5]一种基片集成波导可调滤波器的设计[J]. 周建,朱永忠,刘子豪. 电子元件与材料. 2016(05)
[6]基于DGS结构的超宽带带通滤波器[J]. 汪子成,杨涛,杨自强. 压电与声光. 2014(06)
[7]半模基片集成波导带通滤波器的设计与实现[J]. 陈飞. 真空电子技术. 2011(06)
[8]双膜基片集成波导（SIW）带通滤波器的设计与仿真[J]. 王美侠. 电子元器件应用. 2010(05)
[9]基片集成波导双感性柱滤波器的研究[J]. 申凯,王光明,谷国栋. 微波学报. 2009(03)
[10]基于基片集成波导（SIW）的双模带通滤波器[J]. 张胜,王子华,肖建康,李英. 微波学报. 2007(02)
博士论文
[1]高性能小型化射频及微波滤波器的研究[D]. 张小川.电子科技大学 2009
[2]无线通信中微波滤波器的比较设计法与应用研究[D]. 吴边.西安电子科技大学 2008
硕士论文
[1]基于半模基片集成波导的可重构带通滤波器的设计与实现[D]. 宋井盼.西安电子科技大学 2018
[2]基于差分带通滤波器的推-推型振荡器设计[D]. 梁琴琴.南京理工大学 2018
[3]小型化多模基片集成波导（SIW）滤波器研究[D]. 李明康.中国科学技术大学 2017
[4]高性能小型化双工器的研究与设计[D]. 李辰晶.南京航空航天大学 2013
[5]基于SIW的新型带通滤波器的研究[D]. 郭增旭.南京理工大学 2013
[6]开口谐振环及其在微带滤波器中的应用[D]. 高楠.南京航空航天大学 2011
[7]折叠衬底集成波导（FSIW）的理论研究及工程应用[D]. 耿亮.南京理工大学 2007
[8]基片集成波导的应用和仿真研究[D]. 兰尧.电子科技大学 2006
本文编号：3242009
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