基片集成波导带通滤波器的设计

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1、基片集成波导带通滤波器的设计第3O卷第3期2007年3月合肥工业大学(自然科学版)JOURNALOFHEFEIUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVo1.3ONo.3Mar.2007基片集成波导带通滤波器的设计吴先良,丁让箭,吴琼(安徽大学电子科学与技术学院,安徽合肥230039)摘要:基片集成波导技术使得包括平面电路,接头和矩形波导在内的完整电路可以以平面的形式集成在标准印刷电路板上;论文首次将金属条带式波导平面电路带通滤波器的设计方法引入基片集成波导之中,发展了基片集成波导带通滤波器的设计;文中提供了一个设

2、计实例,AnsoftHFSS的数值仿真结果显示该途径是行之有效的.关键词:基片集成波导;带通滤波器;平面电路中图分类号:TN252文献标识码:A文章编号:1003—5060【2007)03—0394—03Designofsubstrateintegratedwaveguide(SIW)bandpassfiltersWUXian-liang,DINGRang-jian,WUQiong(SchoolofElectronicScienceandTechnology,AnhuiUniversity,Hefei230039,Ch

3、ina)Abstract:Thesubstrateintegratedwaveguidetechniquemakesitpossiblethatacompletecircuitinclu—dingplanarcircuitry,transitions,andrectangularwaveguidesarefabricatedinaplanarformusingastandardprintedcircuitboard.Inthispaper,afilterdesignmethodderivedfromasynthesis

4、techniqueusingthemetallicdiaphragmispresented.Oneexampleisgiyen,andtheresultbynumericalsimula—tiononthebasisofAnsoftHFSSshowsthatthisapproachiSfeasible.Keywords:substrateintegratedwaveguide;bandpassfilter;planarcircuitry0引言近1O年来,商业毫米波无线系统获得了迅猛的发展,如本地多点分配系统(Local

5、MultipointDistributionService,LMDS)和先进的交通防撞传感器等,但是设计和制造成本限制了这些系统进一步的商业应用.在实用中,微带电路经常需要做成指定的各种形状,这在毫米波段并不容易实现.用矩形波导集成有源和无源器件,一般会涉及到平面电路和非平面电路的连接,已经有不少途径可以解决这种问题uJ.但是,矩形波导器件体积庞大,制造成本高,这就不可避免地使得平面电路与非平面电路的集成不尽如人意.为了解决以上问题,近来有人提出基片集成波导的概念J.这种波导由两列嵌人基片并且相距一定距离的金属圆柱构成

6、,基片的上下2个面均接地,由微带线进行馈电.电磁波就被限制在两列金属圆柱和上下接地板之间传播,从而形成波导结构.论文首先分析了基片集成波导的一些特点,然后将金属膜片引人基片集成波导构成新型带通滤波器,并提供一个设计实例,同时给出AnsoftHFSS的数值计算结果,说明该途径在基片集成波导带通滤波器设计中的应用是行之有效的.1基片集成波导的设计基片集成波导的一般结构如图1a所示,这种波导由两列平行的金属圆柱构成,限制TEl0波模在其中传播.对该波导进行馈电最简便的方式是用微带线进行馈电,如图1b所示.这种馈电方式结构紧凑

7、,但是目前还未形成有效的设计公式,所以实际收稿日期:2006—03一Ol作者简介:吴先良(1955一),男,安徽毫州人,安徽大学教授,博士生导师第3期吴先良,等:基片集成波导带通滤波器的设计395应用中,为了在通带内达到最小驻波,需要对L,D这2个参数进行优化.(b)基片集成波导尺寸图图1基片集成波导的结构2带通滤波器的设计文献[5]将金属圆柱销钉引入基片集成波导构成带通滤波器,并加工了测试样件.实物照片和HFSS数值计算,实际测试S参数如图2所示.可以看出数值结果与实测结果符合良好说明这种方式构成的新型带通滤波器是成

8、功的.{}GHz1.仿真结果2.测试结果图2基片集成波导销钉带通滤波器实物图及S参数曲线波导内沿宽边中心纵向放置的金属膜片,如图3所示,可以由现有的方法计算出其等效的电抗元件参数值.'.日芏—卜_[_—[:.(a)横截面(b)俯视图(c)等效电路图3矩形波导中的膜片及其等效电路由于膜片t在波导中心处相当于一个短路面,它的短路效应等