一種新型的HMSIW寬帶帶通濾波器

宋秋雨　李旺東

摘要：提出一種基于半模基片集成波導(dǎo)和缺陷地結(jié)構(gòu)的新型寬帶帶通濾波器，將半模基片集成波導(dǎo)的高通特性與改進(jìn)的啞鈴形缺陷地結(jié)構(gòu)的低通特性結(jié)合，實現(xiàn)了一種寬帶小型化的帶通濾波器。仿真與測試結(jié)果表明，該濾波器中心頻率為5.3 GHz，相對帶寬為53%，通帶范圍內(nèi)插入損耗小于1.6 dB。該濾波器具有寬帶小型化，容易集成等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：半模基片集成波導(dǎo)； 缺陷地結(jié)構(gòu)； 啞鈴形缺陷地結(jié)構(gòu)； 寬帶帶通濾波器

中圖分類號：TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004?373X（2013）02?0126?03

0 引 言

近年來，基片集成波導(dǎo)（SIW）在微波及毫米波電路設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用?；刹▽?dǎo)具有品質(zhì)因數(shù)高，功率容量大，易于集成，成本低等優(yōu)點[1?5]。然而，在有的應(yīng)用場合，SIW 的體積仍然比較大；為進(jìn)一步地縮小尺寸，一種小型化結(jié)構(gòu)“半?；刹▽?dǎo)”被提出來[6]。半?；刹▽?dǎo)（HMSIW）具有與SIW相似的傳輸和截止特性，而且尺寸減小了[12]，結(jié)構(gòu)更加緊湊[7?9]。

缺陷地結(jié)構(gòu)（DGS）是在微帶線的接地金屬板上刻蝕周期或非周期的柵格結(jié)構(gòu)，改變傳輸線的分布電感和分布電容，獲得帶阻特性和慢波特性等。啞鈴型DGS結(jié)構(gòu)簡單，已被廣泛地應(yīng)用在低通濾波器的設(shè)計中[10?11]。

本文將具有高通傳輸特性的HMSIW與具有低通特性的改進(jìn)的周期性啞鈴形DGS結(jié)構(gòu)結(jié)合，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的寬帶帶通濾波器[12]。

1 寬帶帶通濾波器的設(shè)計

1.1 半?；刹▽?dǎo)

將SIW沿中心面切開，得到的[12]結(jié)構(gòu)就是HMSIW，切開的面可近似等效為理想磁壁。HMSIW的寬度大約是SIW的[12]，但它具有和SIW相似的傳播和截止特性。HMSIW的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中d是金屬化通孔的直徑，p是相鄰金屬化孔的距離，Wh是HMSIW的寬度，錐形過渡線的寬度和長度分別是Wt和Lt，輸入輸出的微帶線寬度和長度分別是W0和L01。

1.3 HMSIW?DGS帶通濾波器

半模基片集成波導(dǎo)具有高通傳輸特性，周期性啞鈴形DGS具有低通傳輸特性，將兩者結(jié)合就可實現(xiàn)寬帶帶通濾波器。如圖6所示，由于過渡部分的微帶線逐漸變寬，具有微帶線補(bǔ)償作用，所以將兩對改進(jìn)的啞鈴型DGS刻蝕在HMSIW過渡結(jié)構(gòu)的下方以減小反射損耗。優(yōu)化DGS和HMSIW部分之間的距離t1可以得到S11性能最好的結(jié)果。優(yōu)化后的濾波器的尺寸如表1所示。

3 結(jié) 語

該濾波器結(jié)合了HMSIW的高通特性和周期性DGS的低通特性，實現(xiàn)了較寬的帶寬，帶內(nèi)反射損耗特性較好。與傳統(tǒng)的SIW濾波器相比，該濾波器具有小型化、結(jié)構(gòu)簡單、更易于集成的特點，具有廣泛的應(yīng)用前景。

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