隨著通訊技術(shù)的發(fā)展,頻譜資源的合理利用已成為必然的趨勢,而頻譜資源的合理利用則需要把頻譜劃分為更多的窄帶頻段,因此對進(jìn)行頻率選擇的窄帶濾波器的需求也隨之增加,其參數(shù)也越來越嚴(yán)苛。濾波器的窄帶化要求濾波器的腔體增多,諧振腔的損耗降低,隨之而來的將是濾波器體積的增大和對諧振腔Q值的提高。基片集成波導(dǎo)（Substrate Integrated Waveguide,SIW）集成了微帶線的易于集成和矩形波導(dǎo)的高Q值兩大優(yōu)點,正是制作窄帶濾波器所需要的傳輸線,因此廣泛用于窄帶濾波器的制作中。并且近年來,以具有負(fù)介電常數(shù)和負(fù)磁導(dǎo)率的結(jié)構(gòu)為代表的電磁超結(jié)構(gòu)也越來越受到研究學(xué)者的關(guān)注。其具有的低于截止頻率的通帶和高于截止頻率的阻帶的電磁特性也廣泛應(yīng)用于濾波器的設(shè)計中,對濾波器的小型化和窄帶化貢獻(xiàn)著力量。雖然電磁超結(jié)構(gòu)應(yīng)用于濾波器中,但是主要放置在諧振腔表面,是一種半開放式結(jié)構(gòu),將其作為單獨的諧振器起到增添諧振峰或者帶內(nèi)傳輸極點的作用,并沒有與傳統(tǒng)的濾波器相結(jié)合。本文則是將超結(jié)構(gòu)與廣義切比雪夫濾波器相結(jié)合,將超結(jié)構(gòu)作為腔體間的耦合結(jié)構(gòu),在實現(xiàn)本身諧振的情況下提高廣義切比雪夫的頻率選擇性,也因為是全封閉式結(jié)... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

基片集成波導(dǎo)濾波器原型

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文2封閉式結(jié)構(gòu)，從而制作出窄帶濾波器具有很大研究意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀基片集成波導(dǎo)的基本概念是由A.J.Piloto等在1995年利用陣列圓柱構(gòu)成波導(dǎo)壁的濾波器時所提出的[11]，可以看成最早利用SIW概念的濾波器原型。如圖1-1所示，該原型選擇多個單獨的高介電低溫共燒陶瓷層疊成整體結(jié)構(gòu)，然后用導(dǎo)電材料電鍍。每個單獨的層被尺寸化，并且選擇層的數(shù)量，使得單元以預(yù)定頻率諧振。其中選擇多個相鄰的低溫共燒陶瓷層疊并用導(dǎo)電材料電鍍形成濾波器。圖1-1基片集成波導(dǎo)濾波器原型后來很多學(xué)者利用像傳統(tǒng)波導(dǎo)中的縫隙、小孔耦合或采用添加銷釘?shù)姆绞絹碓赟IW中實現(xiàn)濾波器[12-17]，使得加工工藝更加平面化，工作頻率覆蓋了微波波段和毫米波波段，取得了不錯的成果。比如KeWu等在2003年利用金屬化柱（或通孔）陣列在單個襯底上合成平面電路形成波導(dǎo)濾波器如圖1-2所示[13]，該濾波器采用金屬通孔形成感性柱，設(shè)計了一個三階切皮雪夫帶通濾波器，該濾波器中心頻率在28Ghz，通帶內(nèi)插入損耗優(yōu)于1dB，回波損耗為17dB。圖1-2三階切比雪夫帶通濾波器同時由于SIW具有很高的Q值，使得其制作成腔體濾波器成為趨勢，2005年，

第一章緒論3YuLinZhang根據(jù)基片集成波導(dǎo)設(shè)計出了三角形諧振腔，并且根據(jù)級聯(lián)耦合設(shè)計出2、3腔SIW濾波器，最后在3腔的基礎(chǔ)上設(shè)計了一個六等邊三角形SIW腔濾波器[18]。其尺寸較小，結(jié)構(gòu)緊密，其濾波器性能為，中心頻率10.61GHz，相對帶寬為15.1%，插入損耗為1.75dB，回波損耗大于33dB。隨著研究的進(jìn)行，新的濾波器腔體也相繼出現(xiàn)，比如圓腔體、六邊形腔體等，目前已經(jīng)實現(xiàn)了一階、二階和三階圓波導(dǎo)濾波器，得到了采用圓波導(dǎo)實現(xiàn)濾波器的一些成果。如圖1-3所示，2008年BenjaminPotelon等人利用圓波導(dǎo)，使用了加入線狀耦合結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)交叉耦合，腔體中的電磁波同時經(jīng)過電場和磁場耦合，改變了耦合性質(zhì)，把單純的磁耦合變?yōu)殡婑詈虾痛篷詈舷嘟Y(jié)合，設(shè)計、制造和測量了具有磁同軸耦合和電交叉耦合的三階濾波器，這為SIW濾波器設(shè)計開辟了一條新的道路[19]。圖1-3三階圓波導(dǎo)濾波器隨著對稱耦合方式研究的深入，非對稱的耦合結(jié)構(gòu)被提出，利用非對稱以及介質(zhì)銷釘結(jié)構(gòu)給設(shè)計帶來更大的靈活性，并可采用高次模耦合方式來實現(xiàn)相應(yīng)的濾波器。比如2008年YuanDanDong等人提出的五腔非對稱SIW濾波器[20]，該濾波器采用TE301模式的諧振腔提高了腔體的Q值，實現(xiàn)了中心頻率為28Ghz、3dB帶寬為670Mhz、相對帶寬為2.41%、回波損耗大于-10.6dB、帶外抑制大于40dB的濾波器效果。另外雙模和多模的SIW腔體結(jié)構(gòu)不僅提高了諧振腔的Q值，還能夠利用多模中不同諧振模式之間的交叉耦合來實現(xiàn)多腔體之間的效果。不同諧振模式之間耦合可以添加額外的傳輸零點，提高帶外抑制，并且降低矩形比。多模結(jié)構(gòu)也能減小器件的尺寸，對小型化和集成性提供了良好的思路。文獻(xiàn)[21]中就是在同一個矩形SIW腔體中實現(xiàn)TE201和TE102兩個模式，利用這兩個模式的相互耦合，在帶


本文編號：2979930