基于三角形SIW谐振腔的带通滤波器设计研究

论文摘要

随着无线通信和移动通信技术的迅猛发展,射频前端系统正在向着小型化、轻量化、高可靠性、多功能性和低成本的方向发展。作为系统重要的组成部分,高品质因数、等时延、低插入损耗和高选频特性的带通滤波器倍受关注。而基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide, SIW)技术所构成的元器件具有高品质因数、低插入损耗、大功率容量、造价低和易于集成等优点,特别是在腔体滤波器领域更是有着广阔的前景。本文首先对基片集成波导的传输特性以及基片集成波导/微带线转换器的设计做了简要介绍;然后对基片集成波导谐振腔的设计进行了分析研究,内容包括谐振腔的激励方式和腔间耦合结构的设计等;最后,重点研究了基于三角形SIW谐振腔的带通滤波器的设计,尤其针对交叉耦合技术的应用进行了深入研究。近年来,已经有大量文献对基于矩形、圆形SIW谐振腔的滤波器做了深入的研究。而三角形SIW谐振腔与它们相比,有着方便布局,结构紧凑的优点。本文正是利用这一特点,在充分发挥等边三角形SIW谐振腔紧凑性优点的基础上,设计了平面结构的六腔体交叉耦合带通滤波器和多层结构的四腔体交叉耦合窄带带通滤波器。并利用电磁仿真软件HFSS进行了仿真和优化,得到了良好的带外抑制和频率选择性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 基片集成波导的发展现状与应用
• 1.3 微波腔体滤波器的研究历史及现状
• 1.4 本论文的主要内容
• 第二章 基片集成波导的基本理论
• 2.1 基片集成波导基本结构
• 2.2 基片集成波导电磁传播特性
• 2.2.1 电磁波在基片集成波导中的传输模式
• 2.2.2 基片集成波导等效宽度计算
• 2.3 基片集成波导转换器的类型与结构
• 2.3.1 共面形式转换器
• 2.3.2 异面形式转换器
• 第三章 交叉耦合滤波器的基本理论
• 3.1 微波滤波器基本理论
• 3.1.1 微波滤波器的技术指标
• 3.2 交叉耦合基本理论
• 3.2.1 交叉耦合的相位模型
• 3.2.2 广义耦合理论
• 3.2.3 品质因数Q
• 3.2.4 耦合谐振器滤波器的广义耦合矩阵
• 第四章 基片集成波导谐振腔的研究
• 4.1 基片集成波导腔体的谐振频率
• 4.2 基片集成波导谐振腔的激励
• 4.2.1 激励方式
• 4.2.2 外部品质因数Qe
• 4.3 基片集成波导谐振腔之间的耦合
• 4.3.1 共面谐振腔的耦合
• 4.3.2 异面谐振腔的耦合
• 第五章 基于等边三角形SIW谐振腔的滤波器设计
• 5.1 平面结构六腔体等边三角形SIW 腔体滤波器
• 5.1.1 直接耦合
• 5.1.2 交叉耦合
• 5.2 多层结构四腔体等边三角形SIW 腔体滤波器
• 5.2.1 层间开槽形式
• 5.2.2 层间打孔形式
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献