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基片集成波导滤波器

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一种小型化基片集成波导滤波器的设计与实现

一种小型化基片集成波导滤波器的设计与实现

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。

基片集成波导和带隙结构的带通滤波器

基片集成波导和带隙结构的带通滤波器

此， 基片集成波导具有和普通金属波导相似 的传
输特 性 ， 用 普 通 矩 形 波 导 实 现 的 电路 结 构 也 基 采
本 可 以用 基 片集成 波导 来 实 现 。 当前用 集 成 波导 设计 的滤 波器 有 ： 用 ＳＷ 的 高 通传 输 特 性 和微 利 Ｉ
性 。矩 形波 导具 有 低 损 耗 和 高 ｑ值 的 优 点 ， 广 被
光子 带 隙 （ ｈ ｔ ｉ ｂ ｎ ａ ， Ｂ 结 构 … 是 ｐ ｏｏ ｃ ａ ｄｇｐ Ｐ Ｇ） ｎ
由一种 介质 材料 在另 一种 介 质 材料 中按 一定 规 律
高 ， 了保 证 电路 具 有 高 的 Ｑ值 并 且 易 于 和其 他 为
平 面 电路 集 成 ， 年 来 提 出 了基 片 集 成 波 导 的概 近 念 。基 片集成 波导 ｌ 是 利 用基 片 的上 下金 属板 ２ 和两 排 问隔一 定距 离 的金 属通 孔 构 成波 导 的金 属
ＴＩ ＡＮ ｈ —ｉ Ｓ ｕ ｌｎ
（ ｏｅｅｏ ｏ ｍ ｎｃｔ ｎＥ ｇ ｅｒ ｇ ｈｎｑｎ ｎｖｒ ｔ Ｃ ｏｇ ｉ ０ ０４，ｈｎ ） Ｃ ｌ ｇ ｆ ｍ ｕ ｉ ｉ ｎｉ ｅ ｎ ，Ｃ ｏｇ ｉｇＵ ｉ ｓｙ， ｈｎｑｎ ４ ０４ Ｃ ｉ ｌ Ｃ ａｏ ｎ ｉ ｅｉ ｇ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｔｉ ａ ｅ ，ａ ｓ ｂ ｔａｅ ｉ ｔ ｇ ａｅ ｖ ｇ ｉ ｅ ｆ ｔｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｉｈ ａ ｓ ｅ ａ ａ — ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｕ ｓｒ ｔ ｎ ｅ ｒ ｔｄ ｗａ ｅ ｕ ｄ ｌ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｈ ｇ ｐ ｓ ｈ ｒ ｅ ｉ ｅ
ｔｒ ｉ ｆ ｕ ｓ ａ ｔ ｒｔｄｗ ｖｇ ｉｅ ＳＷ） ｎ ｅ ａｄｔ ｅｆ ｍａｃ ｆ ｈ ｔｎ ａ ｄｇｐ ｅｉ ｃ ｏ ｂｔ ｔ ｉ ｅ ａ ａ ｅｕｄ （ Ｉ ａｄｔ ｎ ｓ ｐｐｒ ｒ ｎ ｅｏ ｏ ｉ ｂ ｎ ａ ｓｓ ｓ ｒｅｎ ｇ ｅ ｈｂ ｏ ｏ ｐ ｏｃ

K波段基片集成波导带通滤波器的设计

K波段基片集成波导带通滤波器的设计
模式 的 电磁波 【 。
贵 、制作 难度 高等 缺点 。基片集 成波 导 ，作为一 种
新型 的导波结 构 ， 具有与 传统波 导相 似 的传 输特 性 ，
２ 带通滤波器 的设计
在微 波系统 中 ，电抗元 件 的基本结 构都 是利 用
同时具 有低插损 、低 辐射 、高 品质 因素 、易于加 工
文章利用基片集成波导技术设计 了一种 Ｋ波段带通 滤波器，其 中心频率为 ｌ． Ｈ ，相对 带宽为 ７４ ％，插 损 ９ Ｇｚ ４ ．８
小于 １ Ｂ，该 滤波 器具有体 积小 、重 量轻 、易于加工和集成等优点 。 ｄ 关键词 ：基片集成 波导 （ Ｉ ） ＳＷ ；Ｋ波段 ；滤波器
中 图 分 类 号 ：Ｔ １ Ｎ７ ３ 文献 标 志 码 ：Ａ
１ ）带通 滤波器 模型 到低通 等效原 型的转 换
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
…２０］ －’ 【 ｌ。． ４ —Ｊ ４Ｉ
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式中：
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金属 通孑 实现 的 ， 本结 构和等 效 电路如 图 ２ 示 。 Ｌ 基 所
卜 ＿ ＿
田
ａ）截 面 图
ｂ）俯 视 图 ｃ）等 效 电路
图 ２ 金属 通孔结 构及 其等 效 电路
图 Ｉ 基 片集 成波导 结构
常 量 璧 兰璧 兰 竺 的 呈 ／统 金 矩 波 带 滤 器设 方 和 的 属 形导 通 波 的计 法 １ ＂ 传 矩 金波 其 等效 宽度 可用下式 近 似表示 ［】 类 似 ， …～一 形属导 菜 … ～ ～一 磊 。 ～ 茎 ６ ： 一 ” ’ “

基片集成波导带通滤波器的设计

基片集成波导带通滤波器的设计

Ｄｅｉｎ ｏ ｕ ｓｒ ｔ ｎ ｅ ｒ ｔｄ ｗａ ｅ ｕ ｄ （ Ｉ ）ｂ ｎ ｐ ｓ ｌｅｓ ｓｇ ｆｓ ｂ ｔａｅｉｔｇ ａ ｅ ｖ ｇ ｉ ｅ Ｓ Ｗ ａ ｄ ａ ｓｆ ｔｒ ｉ
Ｗ Ｕ ａ － ａ ｇ ＤＩ Ｒａ ｇｊ ｎ Ｗ Ｕ ｏ ｇ Ｘｉｎｌ ｎ ， ｉ ＮＧ ｎ － ａ ， ｉ Ｑｉｎ
（ ｃ ｏ ｌｏ ｅ ｔｏ ｉ ｉｎｃ ｎｄＴｅ ｈ ｏｏ ｙ，Ａｎｈ ｉＵｎ ｖ ｒｉｙ，Ｈ ｅｅ ３ ０ ９，Ｃｈｉａ Ｓ ｈ ｏ ｆＥｌｃｒ ｎｃＳ ｅ ｅａ ｃ ｎ ｌｇ ｃ ｕ ｉ ｅｓｔ ｆｉ２ ０ ３ ｎ）
Ａｂ ｔａ ｔＴｈ ｕ ｓｒ ｔ ｔｇ ａ ｅ ｖ ｇ ｉｅｔ ｃ ｎｑ ｅｍａ ｅ ｏ ｓｂｅｔ ａ ｏ ｌｔ ｉｃ ｉ ｉｃｕ ｓｒ ｃ ： ｅｓ ｂ ｔａ ｅｉ ｅ ｒ ｔ ｄｗａ ｅ ｕ ｄ ｅ ｈ ｉ ｕ ｋ ｓｉ ｐ ｓ ｉｌ ｈ ｔ ｃ ｍｐ ｅ ｅｃｒｕ ｔ ｎ ｌ — ｎ ｔ ａ ｄｎ ｌｎ ｒｃｒ ｕｔｙ ｒｎ ｉ ｏ ｓ ｎ ｅ ｔｎ ｕ ａ ｖ ｇ ｉｅ ｒ ａ ｒｃ ｔｄ ｉ ｌｎ ｒｆ ｒ ｓｎ ｉｇ ｐ ａ ａ ｉｃ ｉｒ ，ｔａ ｓｔ ｎ ，ａ ｄ ｒｃ ａ ｇ ｌｒｗａ ｅ ｕｄ ｓａ ｅｆｂ ｉａｅ ｎ ａ ｐ ａ ａ ｏ ｍ ｕ ｉ ｇ ａ ｉ ｓａ ｄ ｒ ｒｎ ｅ ｉｃ ｉ ｂ ａ ｄ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ａｆ ｔ ｒｄ ｓｇ ｅｈ ｄ ｄ ｒｖ ｄｆｏ ａｓ ｎ ｈ ｓｓｔ ｃ ｎｑ ｅ ｔｎ ａ ｄ ｐ ｉ ｔｄ ｃｒ ｕｔ ｏ ｒ ．Ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｉ ｅ ｅ ｉｎｍ ｔ ｏ ｅ ｉｅ ｒ ｍ ｙ ｔ ｅ ｉ ｅ ｈ ｉ ｕ ｌ ｕ ｉｇ ｔ ｅｍ ｅａｌ ｉｐ ｒ ｇ ｉ ｒ ｓ ｎ ｅ ． Ｏｎ ｘ ｍｐ ｅｉ ｉｅ ｓｎ ｈ ｔ ｌ ｃｄａ ｈ ａ ｍ ｓｐ ｅ ｅ ｔｄ ｉ ｅｅ ａ ｌ ｓｇｙ ｎ，ａ ｄ ｔ ｅｒ ｓ ｌ ｂ ｕ ｒｃ ｌｓｍｕ ａ ｎ ｈ ｅ ｕｔ ｙ ｎ ｍｅ ｉａ ｉ ｌ— ｔ ｎ ｏ ｈ ａ ｉ ｏ ｎ ｏ ｔＨ Ｆ Ｓ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｉ ｐ ｒ ａ ｈ ｉ ｅ ｓｂ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅｂ ｓｓ ｆ ｏ Ａ ｓ ｆ Ｓ ｈ ｗｓｔ ａ ｈ ｓａ ｐ ｏ ｃ Ｓｆ ａ ｉｌ． Ｋｅ ｒ ｓ ｓ ｂ ｔａｅｉ ｔｇ ａｅ ｖ ｇ ｉｅ ａ ｄ ａ ｓｆ ｔ ｒ ｌｎ ｒｃｒ ｕｔｙ ｙｗｏ ｄ ：ｕ ｓ ｒｔ ｎ ｅ ｒ ｔｄ ｗａ ｅ ｕｄ ；ｂ ｎ ｐ ｓ ｉ ｅ ；ｐ ａ ａ ｉｃ ｉ ｌ ｒ

新型S形EBG结构的超宽带基片集成波导带通滤波器

新型S形EBG结构的超宽带基片集成波导带通滤波器
第１ ４卷 第 ３期
２ ０ １ ３年 ６月
空
军
工
程
大
学
学
报（ 自然 科 学 版 ）
Ｖｏ １ ． １ ４ Ｎｏ ． ３
Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ Ｌ Ｏ Ｆ Ａ Ｉ Ｒ Ｆ Ｏ Ｒ Ｃ Ｅ Ｅ Ｎ Ｇ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ Ｎ Ｇ ＵＮ Ｉ Ｖ Ｅ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ （ Ｎ Ａ Ｔ Ｕ Ｒ Ａ Ｌ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ｅ Ｄ Ｉ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ）
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ３
新型 Ｓ 形Ｅ Ｂ Ｇ结构的超宽带基片集成波导带通滤波器
李 丹 ， 童创 明 ， 彭 鹏 ， 余定旺
（ １ ． 空 军 工 程 大 学 防空 反 导 学 院 ， 陕西西安 ， ７ １ ０ ０ ５ １ ； ２ ． 毫 米 波 国家 重 点 实 验 室 ， 江 苏南 京 ， ２ １ ０ ０ ９ ６ ）
Ｗａ ｖ ｅ ｇ ｕ ｉ ｄ ｅ （ Ｓ Ｉ Ｗ ）Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｓ － ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｄ ＥＢ Ｇ
ＬＩ Ｄａ ｎ ，ＴＯＮＧ Ｃｈｕ ａ ｎ ｇ — ｍｉ ｎｇ ，ＰＥＮＧ Ｐｅ ｎｇ ， ＹＵ Ｄｉ ｎｇ — ｗａ ｎｇ
（ １ ． Ａｉ ｒ ａ ｎ ｄ Ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｌ ｅ Ｄｅ ｆ ｅ ｎ ｓ ｅ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ，Ａｉ ｒ Ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｘｉ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ５ １ ，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ；２ ．Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋｅ ｙ
带 通滤 波器 ， 回波损 耗较 优 ， 且 具有 结构 紧凑 、 通 带选择 性好 等优 点。测 量结 果 与仿 真 结果 基本 吻合 ， 验 证 了该词 电磁 带 隙； 超宽 带 ； 基 片集 成 波导

一种基片集成波导--共面波导带通双工滤波器[发明专利]

一种基片集成波导--共面波导带通双工滤波器[发明专利]

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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一种小型化的基片集成波导滤波器


来 越严 格 ， 路 由技术 的 发展 必 将 带动 网络技 术 的 发展 。相 信 在 不 久将来 ， 路 由技 术 的飞速 发展 会把 互联 网带 到一 个新 的高 度 ，
通过 多 方 面来 现 出安 全 隐 患 。路 由器 作 为 网络 运行 传 播 的基 础 设备 ， 必须 保 证 其硬 件 、体 系 、网络 操作 系统 安全 ， 在具 备 其
… ． 系统工程 与 电子技 术 ，２ ０ １ ０ ，１ ０（ ８ ）： ５ ８ － ６ ０ ．
务 管理 系统 、 简 单高 效的 故障定 位手 段 ， 使得 安装 操作 简单 易学 ， 越 来越 受人 欢迎 。
豳
Ｃ Ｓ Ｒ Ｒ微 带 滤 波 器 。 最 后 利 用 Ｒ Ｓ Ｚ Ｖ Ｂ ４ 对 其 性 能 进 行 了测 试 。
此 滤波 器 的尺 寸仅 为 ２ ２ ｍ ｍ＊ ８ ｍ ｍ 。 实物 图 以及测试 结 果如 图 ４
所示 。
图４ Ｔ Ｅ Ｍ— Ｓ Ｉ Ｗ— Ｃ Ｓ Ｒ Ｒ滤波 器实 物 图 图 ４中 实测 滤 波 器 的与 仿真 结 果 有一 定 的 差距 ， 这是 由于 实 际加 工 滤波 器 的介 质 板介 电常数 以及损 耗 与设 计 仿 真所 用 的 材料 有 误差 导 致 的 。另＃ ｂ Ｎ 试 时未 加 金属 屏 蔽盒 会 影 响其 带 外 隔 离以及 回波 损耗 性能 。
・
［ ２ 】 李志 ，杰 方 ，旭 明． 无线 Ｍ ｅ ｓ ｈ 网络 路 由 器节 点 业务 量 建模 与 ｝ 生 能 分析 … ． 铁 道 学报 ，２ ９ １ １ ，１ ９（ ６ ）： ３ ９ — ４ １ ． ［ ３ 】 汪漪 ，孟 玮 ，胡成 臣． 速 自适应 调频 机＊ ＇ ｌ ａ － 其 在Ｎ ｅ ｔ Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 上的 实现 ［ Ｊ ］ ． 计算机 学报 ，２ ０ １ ２ ，８（ ６ ）：７ ９ — ８ １ ． ［ ４ 】 葛芬 ， 昊宁． 面 向特 定 应用 的 片上 网络低 能 耗拓 扑 生 成 方法

单层平面基片集成波导双通带滤波器的仿真研究

第 ３期 ２ １ 年 ６月 ０２
中鼋 舛譬 限碍 Ｉ 鼋； 研宪 瓤
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ＡＥ Ｔ ｏ ｒ ａ ｆＣ Ｉ
Ｖｏ． １ ７ Ｎｏ． ３
Ｊｎ ２ １ ｕ． ０２
单层 平 面 基 片 集 成 波 导 双 通 带滤 波 器 的 仿 真 研 究
申 凯 ， 雷 坚。王 ，
２ 空军 ９
１２ ０ ； ０ １ ０
（ ． 军装备研 究院地 面防 空装 备研 究所 ， １空 北京 ３ 兰州 军区 ６ ０ ６部 队 ， 肃 张掖 ． ８４ 甘 ４ 空军 ９ ６ ２部 队 ， ． ３８ 北京
７４０ ３ ０ ０；
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ａ ｉ ｇｅ ｌｙ ｒｄ ｌｐａ ｓ ａ ｄ ｆ ｔｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ｕ ｓｒｔ ｎ ｅ ｒ ｔ ｄ ｗａ ｅ ｕｉ ｓ ｐ ｏ ｏ ｅ ｓｎ ｌ —ａ ｅ ｕａ— ｓ ｂ ｎ ｌｅ ａ ｅ ｎ ｓ ｂ ｔａｅ ｉ ｔｇ ａｅ ｖ ｇ ｄｅ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ．Ｔｈ ｉ ｅ ｉ ｔ ｓｃ ｍｐ ｓ ｄ ｏ ｉ ａ ｏ ｃ ｌｆｌ ｅ ａ ｉｉｓ ｆｌ ｒｉ ｏ ｏ ｅ ｆｓｘ ｃ ｎ ｎｉａ ｏｄ ｄ ｃ ｖｔｅ ．Ｔｈ ｕ １ｐ ｓ ｂ ｎｄ ｆｌｅ ｓ ｉ ｌｍｅ ｔ ｄ ｂ ｏ ａｉ ｇ ａ ｅ ｅ ｄ ａ ． ａ ｓ ａ ｔｒｉ ｍｐ ｅ ｎ ｅ ｙ ｌｃ ｔｎ ｉ ｐ ｉ ｆｔａ ｓ ｓｉ ｎ ｚ ｒ ｓｉ ｈ ａ ｓ ｎ ａｒｏ ｎ ｍｉｓｏ ｅ ｏ ｎ ｔ ｅ ｐ ｓｂａ ｄ，ｗｈ ｃ ｉｉ ｅ ｈ ａ ｓ ａ ｄ ｏ ｏ ｖ ｎｉ ｎ ｌｂ ｎ ｐ ｓ ｉ ｅ ｎ ｒ ｉｈ ｄ ｖｄ ｓｔｅ ｐ ｓ ｂ ｎ ｆｃ ｎ ｅ ｔ ａ ａ ｄ－ ａ ｓｆｌ ｒｉ — ｏ ｔ ｔ ｗｏ ｐ ｎｓ ｏ ｔ ａ ．Ｔｈ ｉ ｌ ｔｄ ｉ ｅｔｏ ｏ ｓ ｓａ ｅ １ ６ Ｂ ａ ｄ １ ３ ｄＢ．ｒ ｔ ｒ ｏ ｓ ｓａ ｅ ｂ ｔ ｒｔ ａ ４ ｄＢ ｅ ｓｍｕ ａ ｅ ｎｓ ｒｉ ｎ ｌｓ ｅ ｒ ． ８ ｄ ｎ ． ｅｕ ｎ ｌ ｓｅ ｒ ｅ ｔ ｈ ｎ ２ ｅ

一种新型基片集成波导带通滤波器的设计与实现

ｉ ｃ ｕｄ ｎ ｌ ｎａ ｉｃ ｔ ｙ，ｔ ａ ｉｉ ｎ，ａｎ ｅ ｔ ｎｇ ａ ｖｅ ｉ ａ ｅ ｆ ｂ ｉ ａ ｅ ｎ ａ ｐｌ ｎ ｒ ｆ ｍ ｕｓｎ ｎ ｌ ｉ ｇ ｐ ａ ｒ ｃｒ ｕｉｒ ｒ ｎｓｔｏ ｄ ｒ ｃ ａ ｕｌ ｒ ｗａ ｇｕ ｄｅ ｒ ａ ｒｃ ｔ ｄ ｉ ａ ａ ｏｒ ｉｇ ａ ｓ ａ ａ ｄ ｐｒｎ ｅ ｉｃ ｉ ａ ｄ．ＳＩ ｓｐｒ ｓ ｎｔ ｄ ｉ ｈ ｓａ ｔｃｅ，ａ ｈｅ ｉｔ ｒ ｄ ｓｇｎ ｍ ｅ ｈｏ ｉ ｇ ｉｓ ｔ ｎｄ ｒ ｉ ｔ ｄ ｃ ｒ ｕ ｔｂｏ ｒ Ｗ ｉ ｅ ｅ ｅ ｎ ｔ ｉ ｒ ｉｌ ｎｄ ｔ ｎ ａ ｆｌｅ ｅ ｉ ｔ ｄ ｂｙ ｕｓｎ ｔ ｈｉ — ｓ ｈａ ａ ｔ ｒｓ ｉ ａ ｌ ｄｉ ａ ｏ ｐ ｓ ｍｉ ｒ ｓ ｒｐ ｉｔ ｒ ｓ ｒ ｓ ｎ ｅ ． Ｔｏ ａ ｉ ａ ｅ ｔ ａ ｐｒ ａ ｈ ｇｈ ｐａ ｓ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉ ｔｃ ｎｄ ｏａ ｎｇ ｌ ｗ— ａ ｓ ｃ ｏ ｔ ｉ ｆｌｅ ｉ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｖ ｌｄ ｔ ｈｅ ｐ ｏ ｃ
・
研 究 与 设 计
・
一
种 新 型 基 片 集 成 波导 带通 滤 波 器 的 设 计 与 实 现
陈 飞 田爱君 袁 学松 ， ，
（．宿 迁 学 院 三 系 通 信 教 研 室 ， 苏 宿迁 １ 江 ２ ３ ０ ； ．电 子 科 技 大 学 物 理 电 子 学 院 ， 川 成 都 ２８０ ２ 四 ６பைடு நூலகம்５） １０ ４
摘 要 ： 片集 成 波 导 （ Ｉ ） 术 使 得 包 括 平 面 电路 、 头 和矩 形 波 导 在 内 的 完 整 电路 可 以 以 平 面 形 式 集 成 在 印 刷 电路 板 基 ＳＷ 技 接 上 ； 文 简 要 介 绍 ＳＷ 这 一 新 技 术 ， 后 利 用 其 高 通 特 性 ， 加 载 一个 低 通 微 带 滤 波 器 ， 计 了 一个 中心 频 率 为 １ 本 Ｉ 然 再 设 ８ＧＨｚ相 对 ，

基于基片集成波导的硅微机械滤波器

基于基 片集成波导的硅微机械 滤波器
郁 元 卫 贾 世 星 朱 健 （ 片 集成 电路 和 模 块 国家 级 重 点 实 验 室 ，南 京 电子 器 件 研 究 所 ，南 京 ，２ Ｏ ｌ） 单 ｌＯ ６
、
Ｓ ｌｃ ｎ Ｍ ｉ ｒ ｍ ａ ｈｉ ｄ Ｆｉ ｅ ｓＵｓｎ ｕ ｔ ａ ｅ ｉ ０ ｃｏ ｉ ｃ ｎｅ ｌ ｒ ｉ ｇ Ｓ ｂｓｒ ｔ ｔ
ｉ ｔｇ ａｅ ａ ｅ ｕｄ Ｓ Ｗ ） ｖｔ ｎ ｅ ｒ ｔｄＷ ｖ ｇ ｉｅ（Ｉ Ｃａ ｉ ｙ
ＹＵ ａ ｗｅ ＪＡ ｈ ｘ ｎ ＺＨＵ ｉ ｎ Ｙｕ ｎ ｉ Ｉ Ｓ ｉ ｉ ｇ Ｊａ
ｒ №
ｆ Ｌ ｂ ｒ幻 ｏ ｎ ｌｈ ｔ ｒｔ ｉ ｕｔ 、 ａ Ｄ ｆ Ｋ ） Ｍｏ ｏｉ ｉＩ ｅ ａｅ Ｃｒ ｉ ｔｃ ｎ ｇ ｄ ｃ ｓ
工技术基础上 ，形成了一 ￣ Ｊ ＭＳ （ ＭＥ 微机 电系统 ）特 有工艺 技术 ，如 ：低温健合 、ＭＥ Ｍｓ
ＤＲ Ｅ （ 反应离子刻蚀） 、圆片级封装 、三维 集成和ＭＥ — ＭＯＳ Ｅ，工艺精度达到 ｍ Ｉ 深 ＭｓＣ Ｚ￣
量 级 。最 近 南 京 电子 器 件 研 究 所 结 合 ｓ ｗ 技 术 和 ＭＥＭ ｓ 工 技 术 ，成 功 研 制 出 了 Ｋｕ 段 和 １ 加 波
Ｋ 波 段 硅 基 ＳＷ 滤 波 器 ，显 现 了 良好 的性 能 。 ａ Ｉ 图ｌ 出了Ｋａ 给 波段ｓ ｗ微机械滤 波器 ，在高 阻硅衬底上 深刻蚀微机 械通孔 阵列 ，通孔 阵 １
列 和 上 下 地 平 面 形 成 非 辐 射 介 质 波 导 ，通 过 介 质 波 导 腔 之 间 的 相 互 耦 合 形 成 滤 波 器 ，输 入
－ｊ
ｆ ，
Ｎ。 ｔｇ １ｃｒｎ ｍｌ ｅｔｏ 记Ｄｅ ｉｅ ｓｉ ｔ． ｎｉｇ ２ ０ １ ， ＨＮ） ｎＥ ｖｃ ｓ ｎｔ ｕｅＮａ ｊｎ ， １ ０ ６ Ｃ Ｉ ｔ
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基片集成波导滤波器的研究 Study on The SIW Filters
Contents
1
SIW 产生背景 SIW 基本特性 CSRR 基本特性
CSRR-SIW 滤波器
射频与微波技术实验室
2
3
4
Waveguide
什么是波导
在微波或可见光波段中引导波按照一定 在微波或可见光波段中引导波按照一定 方向传播的装置 方向传播的装置
射频与微波技术实验室
总结
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 带阻特性 左手特性
ＣＳＲＲ 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。
射频与微波技术实验室
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 跟环半径、 可以推出， 跟环半径 环间距、 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
CSRRs-Leabharlann IW Filter2007年 2007年
南京理工大学的车文荃教授设计了一个5阶带 南京理工大学的车文荃教授设计了一个 阶带 通滤波器，实现了带内最大差损小于1.5dB， 通滤波器，实现了带内最大差损小于 ， 回波损耗低于-20dB 回波损耗低于
射频与微波技术实验室
CSRRs-SIW Filter
2009年加州大学洛杉矶分校的Yuan 2009年加州大学洛杉矶分校的Yuan 年加州大学洛杉矶分校的 Dong， Dan Dong，Tatsuo Itoh
深入分析了CSRRs特性及其等效电路模型 深入分析了CSRRs特性及其等效电路模型 CSRRs 提出一种新型CSRRs--通过去除两个谐振 提出一种新型CSRRs--通过去除两个谐振 CSRRs-环之间的微带线
射频与微波技术实验室
SIW的漏波特性
间隙越小 泄露越小
如何选择？ 如何选择？
制作工艺 有限
泄漏小 易加工
1 1 d λg < , d a < 5 5
p < 4d
射频与微波技术实验室
利用SIW实现带通滤波器
两大方向
利用SIW的 的 利用 高通特性， 高通特性， 与带阻或低 通的结构相 结合
利用SIW谐 谐 利用 振腔结构， 振腔结构， 直接采用腔 体或模式间 的耦合理论
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Contents
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SIW 产生背景 SIW 基本特性 CSRR 基本特性
CSRR-SIW 滤波器
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SIW的基本特性
基本特性
矩形波导 截止特性
长、宽、间隔
漏波特性
电磁泄漏
等效关系
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SIW与RW的等效关系
研究表明当 p < λ0 ⋅ ε r 2 , d p < 4 SIW与RW有如下 与 有如下 等效关系： 等效关系： aequ = a − d 2 0.95 p , l = l − d 2 0.95 p
• 空心金属波导管
– 矩形波导
• 微带线 • 光纤
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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(Rectangular Waveguide)
19世纪 年代 世纪60年代 世纪 • 微带电路、平面微波电路 微带电路、
– 小型化、低成本、易于集成 小型化、低成本、 – 半开放式结构、能量泄露、辐射损耗 半开放式结构、能量泄露、
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CSRR谐振频率的影响因素
外环半径对CSRR谐振频率的影响 外环半径对CSRR谐振频率的影响 CSRR
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CSRR谐振频率影响因素
环半径对CSRR谐振频率的影响 环半径对CSRR谐振频率的影响 CSRR
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CSRR谐振频率的影响因素
开口间距对CSRR谐振频率的影响 开口间距对CSRR谐振频率的影响 CSRR
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SIW的产生背景
2005年 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（ 先成功地应用了基片集成波导（Substrate Waveguide）技术。 Integrated Waveguide）技术。
基片集成波导兼具矩形波导和微带线的优 品质因数高、辐射损耗小、体积小、 点：品质因数高、辐射损耗小、体积小、 重量轻、容易加工和集成。 重量轻、容易加工和集成。
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Contents
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SIW 产生背景 SIW 基本特性 CSRR 基本特性
CSRR-SIW 滤波器
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CSRR-SIW Filter
2007年 2007年
电子科大的张小川、徐军等人， SIW上表面蚀 电子科大的张小川、徐军等人，在SIW上表面蚀 CSRR设计了一个带通滤波器 刻3个CSRR设计了一个带通滤波器
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Contents
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SIW 产生背景 SIW 基本特性 CSRR 基本特性
CSRR-SIW 滤波器
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Complementary Split Ring Resonator Split Ring Resonator 一对开口方向相反的同心金属环
Complementary Split Ring Resonator SRR的互补结构 SRR的互补结构
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CSRRs-SIW Filter 实物
（三阶）中心频率：5.05GHz，3dB带宽为0.33GHz， 三阶）中心频率：5.05GHz，3dB带宽为0.33GHz， 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2.03dB， 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。 16.6dB，显示出良好的通带传输和阻带抑制特性。
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CSRRs-SIW Filter 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， 器函数，求出 阶数， 阶数，得到低 通原型滤波器 的元件值 2 根据低通原型 元件值确定谐 振器单元间的 耦合系数， 耦合系数，外 部品质因数 3 在仿真软件中 建模仿真， 建模仿真，得 到谐振单元、 到谐振单元、 输入输出端口 具体尺寸。 具体尺寸。 仿真优化
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SIW的截止特性
与普通的金属矩形波导类似， 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 确定： 距a确定：
d2 a − f c (TE10 ) = 0.95 p 2 εr c
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SIW的漏波特性
RW的TE10模的场结构与壁电流 RW的TE10模的场结构与壁电流
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四类不同的CSRRs-SIW单元
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新型CSRRs-SIW单元
除去中心微带线
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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， 有效，它不能反映出谐振 器高次模的影响， 器高次模的影响，但是能 够完全解释这些结构的 传输特性