基片集成波導(dǎo)濾波器

基片集成波導(dǎo)濾波器的研究StudyonTheSIWFilters1SIW產(chǎn)生背景2SIW基本特性4CSRR-SIW濾波器Contents3CSRR基本特性射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室Waveguide什么是波導(dǎo)

在微波或可見光波段中引導(dǎo)波按照一定方向傳播的裝置空心金屬波導(dǎo)管矩形波導(dǎo)微帶線光纖射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室SIW的產(chǎn)生背景歷史追溯二戰(zhàn)時(shí)期以金屬波導(dǎo)和微波同軸線為代表的第一代微波電路矩形波導(dǎo)(RectangularWaveguide)19世紀(jì)60年代微帶電路、平面微波電路小型化、低成本、易于集成半開放式結(jié)構(gòu)、能量泄露、輻射損耗射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室SIW的產(chǎn)生背景2005年加拿大蒙特利爾大學(xué)的吳柯教授提出并率先成功地應(yīng)用了基片集成波導(dǎo)（SubstrateIntegratedWaveguide）技術(shù)?；刹▽?dǎo)兼具矩形波導(dǎo)和微帶線的優(yōu)點(diǎn)：品質(zhì)因數(shù)高、輻射損耗小、體積小、重量輕、容易加工和集成。射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室1SIW產(chǎn)生背景2SIW基本特性4CSRR-SIW濾波器Contents3CSRR基本特性射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室矩形波導(dǎo)截止特性長(zhǎng)、寬、間隔等效關(guān)系基本特性漏波特性電磁泄漏SIW的基本特性射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室SIW與RW的等效關(guān)系研究表明當(dāng)SIW與RW有如下等效關(guān)系：射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室與普通的金屬矩形波導(dǎo)類似，基片集成波導(dǎo)的截止頻率主要由兩排金屬化通孔的間距a確定：

SIW的截止特性射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室SIW的漏波特性RW的TE10模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)與壁電流射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室SIW的漏波特性間隙越小泄露越小制作工藝有限如何選擇？泄漏小易加工

射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室利用SIW實(shí)現(xiàn)帶通濾波器利用SIW的高通特性，與帶阻或低通的結(jié)構(gòu)相結(jié)合兩大方向利用SIW諧振腔結(jié)構(gòu)，直接采用腔體或模式間的耦合理論射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室1SIW產(chǎn)生背景2SIW基本特性4CSRR-SIW濾波器Contents3CSRR基本特性射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室ComplementarySplitRingResonatorSplitRingResonator一對(duì)開口方向相反的同心金屬環(huán)ComplementarySplitRingResonatorSRR的互補(bǔ)結(jié)構(gòu)射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室CSRR基本性質(zhì)基本結(jié)構(gòu)與等效電路射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室CSRR諧振頻率諧振頻率可以推出，f0跟環(huán)半徑、環(huán)間距、開口間距有關(guān)應(yīng)用有限元仿真軟件HFSS對(duì)CSRR進(jìn)行性能分析。CSRR外環(huán)半徑為3.5mm，環(huán)寬為0.5mm，環(huán)間距為0.3mm，開口間距為0.2mm。射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室CSRR諧振頻率的影響因素外環(huán)半徑對(duì)CSRR諧振頻率的影響射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室CSRR諧振頻率影響因素環(huán)半徑對(duì)CSRR諧振頻率的影響射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室開口間距對(duì)CSRR諧振頻率的影響CSRR諧振頻率的影響因素射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室1SIW產(chǎn)生背景2SIW基本特性4CSRR-SIW濾波器Contents3CSRR基本特性射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室CSRR-SIWFilter2007年電子科大的張小川、徐軍等人，在SIW上表面蝕刻3個(gè)CSRR設(shè)計(jì)了一個(gè)帶通濾波器射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室CSRRs-SIWFilter2007年南京理工大學(xué)的車文荃教授設(shè)計(jì)了一個(gè)5階帶通濾波器，實(shí)現(xiàn)了帶內(nèi)最大差損小于1.5dB，回波損耗低于-20dB射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室2009年加州大學(xué)洛杉磯分校的YuanDanDong，TatsuoItoh深入分析了CSRRs特性及其等效電路模型提出一種新型CSRRs--通過(guò)去除兩個(gè)諧振環(huán)之間的微帶線CSRRs-SIWFilter射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室四類不同的CSRRs-SIW單元射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室除去中心微帶線新型CSRRs-SIW單元射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室CSRRs-SIW諧振單元等效電路等效模型只能在有限的頻率范圍內(nèi)有效，它不能反映出諧振器高次模的影響，但是能夠完全解釋這些結(jié)構(gòu)的傳輸特性射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室CSRRs-SIWFilter設(shè)計(jì)步驟1根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)，選擇合適的低通原型濾波器函數(shù)，求出階數(shù)，得到低通原型濾波器的元件值3根據(jù)低通原型元件值確定諧振器單元間的耦合系數(shù)，外部品質(zhì)因數(shù)在仿真軟件中建模仿真，得到諧振單元、輸入輸出端口具體尺寸。仿真優(yōu)化2射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（三階）中心頻率：5.05GHz，3dB帶寬為0.33GHz，帶內(nèi)最小插入損耗大約2.03dB，帶內(nèi)回波損耗優(yōu)于-16.6dB，顯示出良好的通帶傳輸和阻帶抑制特性。

CSRRs-SIWFilter實(shí)物射頻與微波技術(shù)實(shí)驗(yàn)室ＳＩＷ優(yōu)點(diǎn)損耗低、品質(zhì)因數(shù)高、功率容量大