基片集成波导滤波器

基片集成波导滤波器的研究StudyonTheSIWFilters射频与微波技术实验室1SIW产生背景2SIW基本特性4CSRR-SIW滤波器Contents3CSRR基本特性射频与微波技术实验室Waveguide什么是波导在微波或可见光波段中引导波按照一定方向传播的装置•空心金属波导管–矩形波导•微带线•光纤射频与微波技术实验室SIW的产生背景历史追溯二战时期•以金属波导和微波同轴线为代表的第一代微波电路–矩形波导(RectangularWaveguide)19世纪60年代•微带电路、平面微波电路–小型化、低成本、易于集成–半开放式结构、能量泄露、辐射损耗射频与微波技术实验室SIW的产生背景2005年加拿大蒙特利尔大学的吴柯教授提出并率先成功地应用了基片集成波导（SubstrateIntegratedWaveguide）技术。基片集成波导兼具矩形波导和微带线的优点：品质因数高、辐射损耗小、体积小、重量轻、容易加工和集成。射频与微波技术实验室1SIW产生背景2SIW基本特性4CSRR-SIW滤波器Contents3CSRR基本特性射频与微波技术实验室矩形波导截止特性长、宽、间隔等效关系基本特性漏波特性电磁泄漏SIW的基本特性射频与微波技术实验室SIW与RW的等效关系4,20pdprpdllpdaaequ95.0,95.022研究表明当SIW与RW有如下等效关系：射频与微波技术实验室与普通的金属矩形波导类似，基片集成波导的截止频率主要由两排金属化通孔的间距a确定：SIW的截止特性pdacTEfrc95.02)(210射频与微波技术实验室SIW的漏波特性RW的TE10模的场结构与壁电流射频与微波技术实验室SIW的漏波特性间隙越小泄露越小制作工艺有限如何选择？泄漏小易加工51,51addgdp4射频与微波技术实验室利用SIW实现带通滤波器利用SIW的高通特性，与带阻或低通的结构相结合两大方向利用SIW谐振腔结构，直接采用腔体或模式间的耦合理论射频与微波技术实验室1SIW产生背景2SIW基本特性4CSRR-SIW滤波器Contents3CSRR基本特性射频与微波技术实验室ComplementarySplitRingResonatorSplitRingResonator一对开口方向相反的同心金属环ComplementarySplitRingResonatorSRR的互补结构射频与微波技术实验室CSRR基本性质基本结构与等效电路射频与微波技术实验室CSRR谐振频率谐振频率可以推出，f0跟环半径、环间距、开口间距有关应用有限元仿真软件HFSS对CSRR进行性能分析。CSRR外环半径为3.5mm，环宽为0.5mm，环间距为0.3mm，开口间距为0.2mm。射频与微波技术实验室CSRR谐振频率的影响因素外环半径对CSRR谐振频率的影响射频与微波技术实验室CSRR谐振频率影响因素环半径对CSRR谐振频率的影响射频与微波技术实验室开口间距对CSRR谐振频率的影响CSRR谐振频率的影响因素射频与微波技术实验室1SIW产生背景2SIW基本特性4CSRR-SIW滤波器Contents3CSRR基本特性射频与微波技术实验室CSRR-SIWFilter2007年电子科大的张小川、徐军等人，在SIW上表面蚀刻3个CSRR设计了一个带通滤波器射频与微波技术实验室CSRRs-SIWFilter2007年南京理工大学的车文荃教授设计了一个5阶带通滤波器，实现了带内最大差损小于1.5dB，回波损耗低于-20dB射频与微波技术实验室2009年加州大学洛杉矶分校的YuanDanDong，TatsuoItoh深入分析了CSRRs特性及其等效电路模型提出一种新型CSRRs--通过去除两个谐振环之间的微带线CSRRs-SIWFilter射频与微波技术实验室四类不同的CSRRs-SIW单元射频与微波技术实验室除去中心微带线新型CSRRs-SIW单元射频与微波技术实验室CSRRs-SIW谐振单元等效电路等效模型只能在有限的频率范围内有效，它不能反映出谐振器高次模的影响，但是能够完全解释这些结构的传输特性射频与微波技术实验室CSRRs-SIWFilter设计步骤1根据设计指标，选择合适的低通原型滤波器函数，求出阶数，得到低通原型滤波器的元件值3根据低通原型元件值确定谐振器单元间的耦合系数，外部品质因数在仿真软件中建模仿真，得到谐振单元、输入输出端口具体尺寸。仿真优化2射频与微波技术实验室（三阶）中心频率：5.05GHz，3dB带宽为0.33GHz，带内最小插入损耗大约2.03dB，带内回波损耗优于-16.6dB，显示出良好的通带传输和阻带抑制特性。CSRRs-SIWFilter实物射频与微波技术实验室ＳＩＷ优点损耗低、品质因数高、功率容量大低剖面、尺寸小、易于集成高通特性ＣＳＲＲ带阻特性左手特性思考在此基础上如何实现超宽带、双通带滤波器？深入研究新型ＣＳＲＲ结构，进一步降低辐射损耗，提升阻带特性。总结