小型化多模基片集成波导（SIW）滤波器研究

发布时间：2017-12-24 08:10

本文关键词：小型化多模基片集成波导（SIW）滤波器研究　出处：《中国科学技术大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：现代通信、雷达以及卫星系统的快速发展对微波电路提出了更高的要求。作为微波系统重要的组成部分,性能高且结构紧凑的滤波器被大量需求。基片集成波导(SIW)结构以其体积小、重量轻、易于加工和实现平面集成等优点在滤波器设计中得到了广泛的应用。本论文主要研究将SIW的多模特性应用于SIW滤波器的设计中,并结合对多模的扰动、电容性加载、折叠等手段以实现电路版图小、结构紧凑的单通带和双通带SIW滤波器。目前关于多模SIW滤波器的研究还是集中于基于一对简并模的单通带滤波器设计。据此,本文根据SIW或者半模SIW(HMSIW)结构内不同阶谐振模式的电场分布,通过在特定位置加入金属化过孔/过孔阵列,对个别谐振模式的场分布进行扰动,从而使这些模式的谐振频率发生偏移,使受扰动的谐振模式和未受扰动的谐振模式靠近来构成通带。设计了基于三角形HMSIW的三模和四模滤波器,此外基于单个受扰动的SIW谐振腔设计了四模双通带滤波器。电容性加载是实现SIW谐振单元小型化的有效手段,且多数是针对主模进行电容性加载。本文在SIW谐振腔中引入两个金属柱分别对主模和高次模进行双电容性加载,实现了双通带独立可控的SIW滤波器。其次,通过对高次模进行电容性加载,再结合金属化过孔对主模的扰动,使得多个谐振模式的谐振频率靠近而构成通带,我们利用多层印刷电路板(PCB)工艺以及低温共烧陶瓷(LTCC)工艺分别设计了基于四分之一模SIW(QMSIW)的带宽可控的三模滤波器。进一步地,在馈线位置引入了增加枝节的三单元缺陷地(DGS)以拓宽阻带范围、提高带外抑制。对SIW谐振腔进行折叠可以有效缩减SIW谐振腔所占电路面积。本文通过对矩形SIW谐振腔进行三次折叠,提出了三重折叠SIW谐振单元(TFSIW),利用该结构内的前两个经折叠以后的谐振模式实现了双通带滤波器设计。基于所提TFSIW谐振腔的滤波器所占电路面积相比于传统矩形SIW腔滤波器减小了 86%(相同频率比下);此外它还突破了传统二重折叠SIW(DFSIW)结构不能实现较小频率比的缺陷,所设计的滤波器两通带中心频率分别位于1.91 GHz和2.32 GHz,频率之比仅为1.21。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN713

【参考文献】