| 标题 | 一种新型的HMSIW宽带带通滤波器 |
| 范文 | 宋秋雨 李旺东 摘要：提出一种基于半模基片集成波导和缺陷地结构的新型宽带带通滤波器，将半模基片集成波导的高通特性与改进的哑铃形缺陷地结构的低通特性结合，实现了一种宽带小型化的带通滤波器。仿真与测试结果表明，该滤波器中心频率为5.3 GHz，相对带宽为53%，通带范围内插入损耗小于1.6 dB。该滤波器具有宽带小型化，容易集成等优点。 关键词：半模基片集成波导； 缺陷地结构； 哑铃形缺陷地结构； 宽带带通滤波器 中图分类号：TN911?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2013）02?0126?03 0 引 言 近年来，基片集成波导（SIW）在微波及毫米波电路设计中得到了广泛的应用。基片集成波导具有品质因数高，功率容量大，易于集成，成本低等优点[1?5]。然而，在有的应用场合，SIW 的体积仍然比较大；为进一步地缩小尺寸，一种小型化结构“半模基片集成波导”被提出来[6]。半模基片集成波导（HMSIW）具有与SIW相似的传输和截止特性，而且尺寸减小了[12]，结构更加紧凑[7?9]。 缺陷地结构（DGS）是在微带线的接地金属板上刻蚀周期或非周期的栅格结构，改变传输线的分布电感和分布电容，获得带阻特性和慢波特性等。哑铃型DGS结构简单，已被广泛地应用在低通滤波器的设计中[10?11]。 本文将具有高通传输特性的HMSIW与具有低通特性的改进的周期性哑铃形DGS结构结合，实现结构紧凑的宽带带通滤波器[12]。 1 宽带带通滤波器的设计 1.1 半模基片集成波导 将SIW沿中心面切开，得到的[12]结构就是HMSIW，切开的面可近似等效为理想磁壁。HMSIW的宽度大约是SIW的[12]，但它具有和SIW相似的传播和截止特性。HMSIW的基本结构如图1所示。图中d是金属化通孔的直径，p是相邻金属化孔的距离，Wh是HMSIW的宽度，锥形过渡线的宽度和长度分别是Wt和Lt，输入输出的微带线宽度和长度分别是W0和L01。 1.3 HMSIW?DGS带通滤波器 半模基片集成波导具有高通传输特性，周期性哑铃形DGS具有低通传输特性，将两者结合就可实现宽带带通滤波器。如图6所示，由于过渡部分的微带线逐渐变宽，具有微带线补偿作用，所以将两对改进的哑铃型DGS刻蚀在HMSIW过渡结构的下方以减小反射损耗。优化DGS和HMSIW部分之间的距离t1可以得到S11性能最好的结果。优化后的滤波器的尺寸如表1所示。 3 结 语 该滤波器结合了HMSIW的高通特性和周期性DGS的低通特性，实现了较宽的带宽，带内反射损耗特性较好。与传统的SIW滤波器相比，该滤波器具有小型化、结构简单、更易于集成的特点，具有广泛的应用前景。 参考文献 [1] CASSIVI Y， PERREGRINI L， ARCIONI P， et al. Dispersion characteristics of substrate integrated rectangular waveguide [J]. IEEE Microwave and Wireless Components Letters， 2002， 12（9）： 333?335. [2] DESLANDES D，WU K. Single?substrate integration technique of planar circuits and waveguide filters [J]. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques， 2003， 51（21）： 593?596. [3] SHEN W， SUN X W， YIN W Y， et al. A novel single?cavity dual mode substrate integrated waveguide filter with non?resonating node [J]. IEEE Microwave and Wireless Components Letters， 2009， 6（19）： 368?370. [4] CHEN X P， WU K. Substrate integrated waveguide filter with improved stopband performance for satellite ground terminal [J]. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques， 2009， 57（3）： 674?683. [5] MIRA F， MATEU J. Design of ultra?wideband substrate integrated waveguide （SIW） filters in zigzag topology [J]. IEEE Microwave and Wireless Components Letters， 2009， 19（5）： 281?283. [6] HONG W， LIU B， WANG Y， et al. Half mode substrate integrated waveguide： a new guided wave structure for microwave and millimeter wave application [C]// 2006 31st International Conference on Infrared and Millimeter Waves and 14th International Conference on Terahertz Electronics. Shanghai， China： [s.n.]， 2006： 219?227. [7] CHENG Y， HONG W， WU K. Half mode substrate integrated waveguide （HMSIW） directional filter [J]. IEEE Microwave and Wireless Components Letters， 2007， 7（17）： 504?506. [8] ZHANG X， XU J. C?band half mode substrate integrated waveguide （HMSIW） filter [J]. Microwave and Optical Technology Letters， 2008， 50（2）： 275?277. [9] LAI Qing?hua， FUMEAUX C， WEI Hong， et al. Characterization of the propagation properties of the half?mode substrate integrated waveguide [J]. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，2009， 8（57）： 1996?2004. [10] PARK J S， YUN J S， AHN D. A design of the novel coupled?line bandpass filter using defected ground structure with wide stopband performance [J]. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques， 2002， 9（50）： 2037?2043. [11] LIU H W， LI Z F， SUN X W， et al. An improved 1?D periodic defected ground structure for microstrip line [J]. IEEE Microwave and Wireless Components Letters， 2004， 14（4）： 180?182. [12] 侯莹.一种基于SIW和缺陷地面结构的新型带通滤波器[J]. 桂林电子科技大学学报，2008（3）：200?202. |
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