SIW带通滤波器研究与设计

论文摘要

随着无线通信技术的快速发展,作为系统关键器件的滤波器的相关技术也得到了广泛而深入的研究。为了满足无线通信技术对小型化、低成本、低功耗、便携式通信设备的要求,各种形式新颖、设计方法独特的微波滤波器层出不穷。基片集成波导(SIW)是一种新的导波结构,它继承了波导和微带线的优点,诸如品质因数高、功率容量大、尺寸小、易加工等。近年来,SIW技术在天线馈线、滤波器、耦合器、振荡器等微波、毫米波电路中得到了广泛的应用。应用基片集成波导技术设计高性能滤波器是现今微波滤波器领域的一个研究热点。本文重点研究了几种结构新颖、性能独特的基片集成波导和半模基片集成波导(HMSIW)宽带带通滤波器的结构、特性和设计方法。论文的研究工作主要包括以下几个内容:首先,介绍了基片集成波导和半模基片集成波导的结构和传输特性,以及几种常用的连接基片集成波导与微带线的转换结构。在此基础上,采用耦合谐振器带通滤波器的设计方法,设计了感性金属孔耦合和感性窗口耦合的基片集成波导带通滤波器,性能良好。然后,将基片集成波导的高通特性分别与单层补偿型开口谐振环(CSRR)、开口谐振环缺陷地结构(SRR DGS)的低通特性结合,设计了两款结构新颖的宽带带通滤波器,加工实物并测试,证明了该设计方法的有效性。最后,将HMSIW的高通特性分别与螺旋形紧凑微带谐振器单元(SCMRC)和哑铃形缺陷地结构的低通特性结合,实现了几种新型宽带带通滤波器。并结合周期性电磁带隙(EBG)结构设计了HMSIW超宽带(UWB)带通滤波器,通过引入分支线结构,实现了陷波特性。文中详细地介绍了这些滤波器的设计方法和设计过程,制作实物并测试,获得了良好的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文内容安排及主要工作成果
• 第二章 滤波器的基本理论
• 2.1 滤波器的基本参数
• 2.2 滤波器综合理论
• 2.2.1 最平坦型低通原型滤波器
• 2.2.2 切比雪夫低通原型滤波器
• 2.3 耦合谐振器带通滤波器的原理
• 2.3.1 含K、J 变换器的带通滤波器
• 2.3.2 耦合系数和外部品质因数
• 2.4 本章小结
• 第三章 SIW 与HMSIW 的结构和传输特性
• 3.1 矩形波导简介
• 3.2 SIW 的结构和传输特性
• 3.2.1 SIW 与矩形波导的等效
• 3.2.2 SIW 的传输特性
• 3.3 SIW 与微带连接的转换结构
• 3.3.1 锥形SIW-微带线转换器
• 3.3.2 阶梯阻抗变换型SIW-微带线转换器
• 3.3.3 SIW-共面波导转换器
• 3.4 HMSIW 的结构和传输特性
• 3.5 本章小结
• 第四章 SIW 带通滤波器设计
• 4.1 SIW 耦合谐振带通滤波器
• 4.1.1 SIW 偏置金属孔带通滤波器
• 4.1.2 SIW 中心金属孔带通滤波器
• 4.1.3 SIW 感性窗口带通滤波器
• 4.2 加载SRR DGS 的SIW 带通滤波器
• 4.2.1 SRR DGS 特性分析
• 4.2.2 加载CSRR 的SIW 带通滤波器
• 4.2.3 加载SRR DGS 的SIW 带通滤波器
• 4.3 本章小结
• 第五章 HMSIW 宽带带通滤波器设计
• 5.1 加载DGS 的HMSIW 宽带带通滤波器
• 5.1.1 哑铃形DGS 特性分析
• 5.1.2 改进的周期性哑铃形DGS
• 5.1.3 HMSIW-DGS 宽带带通滤波器
• 5.2 加载SCMRC 的HMSIW 宽带带通滤波器
• 5.2.1 SCMRC 特性分析
• 5.2.2 HMSIW-SCMRC 宽带带通滤波器
• 5.3 加载EBG 的HMSIW 超宽带带通滤波器
• 5.3.1 HMSIW-EBG 超宽带带通滤波器
• 5.3.2 具有陷波特性的 HMSIW-EBG 超宽带带通滤波器
• 5.4 本章小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果