一種新型的HMSIW寬帶帶通濾波器

摘要：提出一種基于半?；刹▽Ш腿毕莸亟Y構的新型寬帶帶通濾波器，蔣半?；刹▽У母咄ㄌ匦耘c改進(jìn)的啞鈴形缺陷地結構的低通特性結合，實(shí)現了一種寬帶小型化的帶通濾波器。仿真與測試結果表明，該濾波器中心頻率為5．3 GHz，相對帶寬為53％，通帶范圍內插入損耗小于1．6 dB。該濾波器具有寬帶小型化，容易集成等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：半?；刹▽?；缺陷地結構；啞鈴形缺陷地結構；寬帶帶通濾波器

0 引言
近年來(lái)，基片集成波導(SIW)在微波及毫米波電路設計中得到了廣泛的應用?；刹▽Ь哂衅焚|(zhì)因數高，功率容量大，易于集成，成本低等優(yōu)點(diǎn)。然而，在有的應用場(chǎng)合，SIW的體積仍然比較大；為進(jìn)一步地縮小尺寸，一種小型化結構“半?；刹▽?rdquo;被提出來(lái)。半?；刹▽?HMSIW)具有與SIW相似的傳輸和截止特性，而且尺寸減小了1／2，結構更加緊湊。
缺陷地結構(DGS)是在微帶線(xiàn)的接地金屬板上刻蝕周期或非周期的柵格結構，改變傳輸線(xiàn)的分布電感和分布電容，獲得帶阻特性和慢波特性等。啞鈴型DGS結構簡(jiǎn)單，已被廣泛地應用在低通濾波器的設計中。
本文將具有高通傳輸特性的HMSIW與具有低通特性的改進(jìn)的周期性啞鈴形DGS結構結合，實(shí)現結構緊湊的寬帶帶通濾波器。

1 寬帶帶通濾波器的設計
1．1 半?；刹▽?br /> 將SIW沿中心面切開(kāi)，得到的1／2結構就是HMSIW，切開(kāi)的面可近似等效為理想磁壁。HMSIW的寬度大約是SIW的1／2，但它具有和SIW相似的傳播和截止特性。HMSIW的基本結構如圖1所示。圖中d是金屬化通孔的直徑，p是相鄰金屬化孔的距離，Wh是HMSIW的寬度，錐形過(guò)渡線(xiàn)的寬度和長(cháng)度分別是Wt和Lt，輸入輸出的微帶線(xiàn)寬度和長(cháng)度分別是W0和L01。

合理選擇金屬孔的大小和間距，SIW可以等效為介質(zhì)填充的矩形波導。根據要求的截止頻率3．7 GHz，可以由式(1)計算出SIW的寬度WSIW =25．2 mm，HMSIW的寬度Wh大約是對應的WSIW的1／2。

錐形過(guò)渡線(xiàn)的寬度Wt和長(cháng)度Lt最佳尺寸需要經(jīng)過(guò)全波仿真和優(yōu)化來(lái)確定，以實(shí)現更寬的工作帶寬和更小的損耗。HMSIW的傳輸特性曲線(xiàn)如圖2所示。在4．1～8．9 GHz的范圍內反射損耗小于-10 dB，由此可見(jiàn)，HMSIW具有較好的高通傳輸特性。