基于基片集成波导技术的宽带带通滤波器的设计

作     者：王立娜 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：林澍

授予年度：2014年

学科分类：080902[工学-电路与系统] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：基片集成波导 缺陷地 带通滤波器 消失模滤波器 

摘      要：基片集成波导是一种将传统介质填充矩形波导集成在介质基板上的波导结构，它具有与金属矩形波导相似的传输特性。基片集成波导继承了金属矩形波导辐射低、插入损耗低等优点，同时剖面低、易于集成、易于加工，因此广泛的应用于现代无线通信系统中。利用基片集成波导设计微波带通滤波器成为了一个研究热点。 普通的基片集成波导带通滤波器的工作频率很高，带宽很窄，这制约了其在移动通信系统中的发展。本文提出了3种加载不同的缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器，工作频带均覆盖1.8～2.6GHz，相对带宽均能达到36.4%以上。在此基础上，设计了两种加载不同缺陷地结构的半模基片集成波导滤波器，在设计指标相同的情况下，尺寸只有全模基片集成波导的一半，很好的实现了结构小型化。同时根据波导缝隙与阻抗（导纳）元件的对应关系，并结合对称振子与磁流的对偶关系，得到了加载缺陷地结构的基片集成波导滤波器的等效集总参数电路模型，很好的解释了该滤波器的带通特性，以及滤波器尺寸较大的原因。为了进一步减小尺寸，本文又设计了一种加载矩形金属块的消失模基片集成波导带通滤波器，该带通滤波器同样可以工作在1.8～2.6GHz范围内。通过基片集成波导与传输线的等效关系，最终推导出加载矩形金属块的消失模基片集成波导的等效电路，解释了该滤波器的宽带带通特性。 文中进行的所有仿真工作均由CST Microwave Studio电磁仿真软件实现，根据仿真结果制作了相应的基片集成波导滤波器实物。使用Anritsu37247D型矢量网络分析仪测试了它们的传输系数与反射系数，实验结果与仿真结果具有很好的吻合，证明了设计思路的正确性，所设计的滤波器均可以应用到第四代移动通信系统中。