基片集成波导滤波器

一种小型化基片集成波导滤波器的设计与实现邓欣;朱永忠;苏丹;刘颖【摘要】提出并设计了一种双重折叠四分之一模基片集成波导(double folded quarter mode substrate integrated waveguide,DFQMSIW)滤波器,滤波器通过在中间金属层开槽实现腔体间的耦合.相比于四分之一模基片集成波导滤波器,DFQMSIW滤波器的平面面积减小了约四分之三.理论、仿真和测试结果表明,该滤波器具有损耗小、易集成等优点,在设计小型化微波滤波器方面具有一定的参考价值.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)023【总页数】4页(P152-155)【关键词】双重折叠四分之一模基片集成波导;四分之一模基片集成波导;微波滤波器【作者】邓欣;朱永忠;苏丹;刘颖【作者单位】武警工程大学信息工程系,西安710086;武警工程大学信息工程系,西安710086;武警工程大学信息工程系,西安710086;武警工程大学信息工程系,西安710086【正文语种】中文【中图分类】TN454微波滤波器在微波毫米波通信系统的设计中具有重要地位，被广泛地应用于军事通信、自动雷达、无线局域网中。

传统的矩形波导滤波器虽然可以具备良好的滤波性能，但尺寸大、不易与平面结构集成，无法满足系统小型化的要求。

基片集成波导(substrate integrated waveguide, SIW)的提出[1]弥补了矩形波导的不足，它传输损耗小、Q值高而且易与微带线等其他平面传输结构集成[2]，应用潜力巨大。

但利用SIW技术设计的滤波器尺寸相比于微波平面滤波器仍旧偏大，尤其是在微波低波段[3]。

所以，为了满足系统小型化的要求，出现了许多基于SIW技术的新型结构，包括半模基片集成波导(half mode substrate integrated waveguide, HMSIW)[4,5]、折叠基片集成波导(folded substrate integrated waveguide, FSIW)[6]、四分之一模基片集成波导(quarter mode substrate integrated waveguide, QMSIW)[7，8]、双重折叠基片集成波导(double folded substrate integrated waveguide, DFSIW) [9]以及折叠半模基片集成波导(folded half mode substrate integrated waveguide, FHMSIW)[10]等。

专利名称：一种基片集成波导--共面波导带通双工滤波器专利类型：发明专利
发明人：陈钢,穆卫锋,王梓鉴,李宇波
申请号：CN201910718514.3
申请日：20190805
公开号：CN110391487A
公开日：
20191029
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种基片集成波导‑‑共面波导带通双工滤波器，由基片集成波导和共面波导周期结构组成，基片集成波导上设置一个输入端和一个输出端，基片集成波导主体为介质基片，在介质基片的上、下表面上分别设置金属贴片,在介质基片上设置金属化通孔，金属化通孔贯穿介质基片以及上、下表面上的金属贴片，导通上、下表面上的金属贴片；所述共面波导周期结构包括至少个共面波导单元，基片集成波导表面的共面波导单元周期排列，所述共面波导单元整体是具有长短轴的矩形，共面波导单元短轴端口用来实现周期结构的纵向扩展，长轴端口用来实现周期结构的横向扩展。

体积小，重量轻，加工成本低，易于集成的微波毫米波带通滤波器。

申请人：浙江大学深圳研究院
地址：518000 广东省深圳市南山区粤海街道高新南四道019号虚拟大学园楼A310室
国籍：CN
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基片集成波导高次模式谐振腔滤波器的研究的开题报告一、选题背景和意义基片集成波导高次模式谐振腔滤波器是一种具有优越的滤波性能、大小小、重量轻、功耗低的微波滤波器。

与传统的微波滤波器相比，基片集成波导滤波器使用基片作为波导结构的介质，通过设计波导结构中的高次模式谐振腔，使其能够滤除特定频段内的信号，达到滤波的目的。

由于其在微波通信、雷达、无线电传播等领域具有广泛的应用，因此，对基片集成波导高次模式谐振腔滤波器的研究具有十分重要的理论和实际应用价值。

二、研究内容本研究计划主要针对基片集成波导高次模式谐振腔滤波器，设计并优化其波导结构，以达到在特定频段内具有良好的滤波性能，并且实现重量轻、大小小、功耗低等优点。

具体研究内容如下：1.基于高次模式谐振腔的设计原理，设计基片集成波导高次模式谐振腔滤波器结构，确定其参数。

2.通过仿真软件对基片集成波导高次模式谐振腔滤波器的性能进行模拟和优化，得到最佳的模式、结构参数和尺寸。

3.制备和测试基片集成波导高次模式谐振腔滤波器样品，并进行性能测试和分析，验证其滤波性能和优越性。

三、研究方法和步骤本研究计划主要采用以下方法和步骤：1.研究高次模式谐振腔的理论原理，分析其滤波性能。

2.设计基片集成波导高次模式谐振腔滤波器结构，并确定其参数。

3.使用仿真软件对设计的基片集成波导高次模式谐振腔滤波器进行模拟和优化，得到最佳的模式、结构参数和尺寸。

4.制备基片集成波导高次模式谐振腔滤波器样品，并进行性能测试和分析。

5.分析和总结测试结果，对基片集成波导高次模式谐振腔滤波器的滤波性能及其优越性进行评估。

四、存在的问题和解决方案1.基板材料及加工工艺的选择。

由于基片集成波导高次模式谐振腔滤波器的设计、制备和测试需要高精度的加工技术及材料，因此需要选用合适的材料和工艺方法。

解决方案：采用具有良好机械性能、导电性能和介电性能的材料作为基片，如高温陶瓷等，采用微细加工技术进行制备。

2.波导结构参数的优化。

双膜基片集成波导(SIW)带通滤波器的设计与仿真摘要：根据多模激励的单腔体谐振器原理以及基片集成波导(SIW)高Q 值、低损耗、大功率容量的特点，提出了一种新的SIW 方形腔体双膜滤波器的设计方法。

该方法通过在SIW 腔体两个对称角上切角作为微扰来使简并模式分离并产生耦合，从而形成了中心频率在4．95GHz 的窄带带通滤波器，并最终采用直接过渡方式实现了SIW 到微带的转换。

关键词：基片集成波导；带通滤波器；双膜谐振器；传输零点0 引言滤波器在无线通信、军事、科技等领域有着广泛的应用。

而微波毫米波电路技术的发展，更加要求这些滤波器应具有低插入损耗、结构紧凑、体积小、质量轻、成本低的特点。

传统用来做滤波器的矩形波导和微带线已经很难达到这个要求。

而基片集成波导(SIW)技术为设计这种滤波器提供了一种很好的选择。

SIW 的双膜谐振器具有一对简并模式，可以通过对谐振器加入微扰单元来使这两个简并模式分离，因此，经过扰动后的谐振器可以看作一个双调谐电路。

分离的简并模式产生耦合后，会产生两个极点和一个零点。

所以，双膜滤波器在减小尺寸的同时，也增加了阻带衰减。

而且还可以实现较窄的百分比带宽。

可是，双膜滤波器又有功率损耗高、插入损耗大的缺点。

为此，本文提出了一种新型SIW 腔体双膜滤波器的设计方法。

该SIW 的大功率容量、低插入损耗特性正好可以对双膜滤波器的固有缺点起到补偿作用。

而且输入／输出采用直接过渡的转换结构，也减少了耦合缝隙的损耗。

l 双膜谐振原理及频率调节SIW 是一类新型的人工集成波导，它是通过在平面电路的介质层中嵌入两排金属化孔构成的，这两排金属化孔构成了波导的窄壁，图1 所示是基片集成波导的结构示意图。

这类平面波导不仅容易与微波集成电路(MIC)以及单片微波集成电路(MMIC)集成，而且，SIW 还继承了传统矩。

《工业控制计算机》2017年第30卷第10期159带非谐振节点的基片集成波导滤波器设计D e s ig n o f S u b s t r a t e I n t e g r a t e d W a v e g u id e F ilte r w it h N o n-r e s o n a n t N o d e s牟童李国辉（上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室，上海200072)摘要：结合基片集成波导与非谐振节点提取技术理论，提出了带有非谐振节点的基片集成波导(S IW)滤波器设计。

非谐 振节点被实现为强失谐的S IW谐振器，只需要改变每个谐振器和非谐振节点之间的耦合系数，该滤波器可以在上阻带或下 阻带中实现传输零点。

最后设计出一个滤波器，其中心频率为15.02G H z，带宽为150M H z，带外抑制性能良好。

关键词院基片集成波导(SIW)，滤波器，非谐振节点（NRN)Abstract:Based on the theory of substrate integrated waveguide and extraction of non-resonant node,a substrate inte­grated waveguide (SIW) filter with non-resonant node is proposed in this paper.Because non-resonant-nodes are imple­mented as detuned SIW resonators,the filter can achieve transmission zero in the upper or lower stopband,respectively,only by changing the coupling coefficients between each resonator and non resonant node.Keywords:SIW,filter,non-resonating node (NRN)基片集成波导S IW是一种立体的周期性结构，通过金属通 孔或者空气过孔限制向外辐射电磁波，从而代替传统矩形金属波 导或者非辐射介质波导的集成类波导结构[1]。

• 36•小型化基片集成波导滤波器研究进展武警工程大学信息工程学院 张怿成 刘方毅 孟志豪综述了基片集成波导滤波器小型化研究现状。

首先介绍了基片集成波导谐振器的基础理论，其次总结了基片集成波导谐振器小型化的实现方法和存在不足，最后对未来的发展趋势进行了展望。

引言：基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW ）滤波器是一种新型结构器件，既具备了传统金属波导高品质因数、高功率等优点，又兼容了微带滤波器结构体积小、易集成的特点，在当今频谱环境日益紧张的通信系统中具有很高的研究和应用价值。

小型化基片集成波导滤波器有利于减少射频前端的体积，且便于和天线、功分器等微波器件相集成，是国内外学者研究的热点方向。

本文阐述了SIW 滤波器小型化的相关理论，介绍了其研究现状和发展趋势。

1 基片集成波导基础理论一般结构的SIW 谐振腔由金属层和介质层构成，腔体边缘周期性排列的的金属过孔可以等效为传统金属波导的侧壁，介质层通常选用Rogers RT/duroid 5880等材料，其结构如图1所示：图1 基片集成波导模型2005年，FengXu 在[Xu F,Wu K.Guided-wave and leakage characteristics of substrate integrated waveguide[J].IEEE Trans-actions on Microwave Theory & Techniques,2005,53(1):66-73]中给出了基片集成波导与金属波导的等效关系式：(1)且SIW谐振器的谐振频率可由下式确定：(2)其中m=1,2,3…, p=1,2,3…, ε为相对介电常数， μ为相对磁导率。

2 基片集成波导滤波器小型化方式SIW 滤波器的小型化技术可以分为三个方面：模切割技术、多层折叠技术、加载技术。

2.1 基于模切割技术的SIW小型化2005年，东南大学的洪伟教授在论文[Hong W,Liu B,Wang Y,et al.Half Mode Substrate Integrated Waveguide:A New Guided Wave Structure for Microwave and Millimeter Wave Application[C]//Joint,International Conference on Infra-red Millimeter Waves and,International Conference on Teraherz Electronics,2006.Irmmw-Thz.IEEE,2007:219-219]中提出了将全模SIW 沿中心线进行切割形成HMSIW ，其切口可等效于虚拟磁壁，既保留了前者的波导特性，又缩小了一半体积，其结构和场分布如图2所示。