一种新型基片集成波导腔体滤波器的设计与实现
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
基片集成波导定向耦合器的设计与应用的开题报告
基片集成波导定向耦合器的设计与应用的开题报告摘要：本文旨在设计一种基片集成波导定向耦合器，并探索其在光通信中的应用。
文章首先介绍了基片集成波导和定向耦合器的基本原理及其在光通信中的应用。
随后，根据氧化硅基片上波导的特性参数，设计了一种基于Mach-Zehnder干涉的3dB定向耦合器，利用Lumerical软件进行了模拟分析，并对优化方法进行了探索。
最后，探索了定向耦合器在光通信中的应用，包括光开关、光分路器等方面。
关键词：基片集成波导，定向耦合器，Mach-Zehnder干涉，光通信一、研究背景及目的基片集成波导（Si-based integrated waveguides）是一种基于微纳米制造技术的光学器件，其具有尺寸小、带宽宽、集成度高、耐高温等优点，在光通信、光传感和生物医学等领域中得到了广泛应用。
而定向耦合器（Directional coupler）作为集成光器件中最基础的组成部分之一，其具有无需额外光学元件、耦合效率高、方便集成等特点，因而也成为了广泛应用的一种器件。
本文旨在设计一种基片集成波导定向耦合器，并探索其在光通信中的应用。
具体研究内容包括：1）基于氧化硅基片的波导参数设计；2）基于Mach-Zehnder干涉的3dB定向耦合器的设计及模拟分析；3）定向耦合器在光通信中的应用探索。
二、设计原理及方法1）基片集成波导原理基片集成波导是一种介于光纤和光缆之间的光学传输介质，具有微纳米级的尺寸特性，可以在单个芯片上集成多个波导通道。
其基本原理是通过光波在芯片中的反射、折射、散射等过程来实现信息传输。
2）定向耦合器原理定向耦合器是一种耦合光信号的器件，利用波导间的模式交叉耦合将入射波转移到另一波导中。
其结构为两个相互平行的波导，通过控制两波导之间的间距和长度，可以得到不同的耦合强度和物光分离比。
3）定向耦合器设计本文设计的定向耦合器是基于Mach-Zehnder干涉的3dB定向耦合器。
K波段基片集成波导带通滤波器的设计
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
＿ 一
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Ｉ 一 （ Ｚ ２ ） ｌ
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式中：
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是频 率在 、ｑ 、
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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 ” ’ “
现代滤波器设计讲座(1腔体耦合滤波器综合技术)
P S11 S12 1 F [S ] n S S P ( 1) F E 21 22
其中，n是谐振腔个数。E、P和F是以s j 为 复变量的多项式。 是归一化频率。
滤波器的传输零点
滤波器的传输系数：
PN ( s) S21 ( s) EN ( s )
椭圆函数型滤波器（续）
其中，M和N是常数。1 0 1 1 和 s (s 1) 是一些重要的频率点。 带内、带外都具有等波纹特性。传输零点不再仅 局限于 在截止频率范围有一定分布。 传输极点全部在虚轴左侧：
s j
广义切比雪夫型滤波器
广义切比雪夫（General Chebyshev）滤波函数： 1 2 S21 ( s) 2 1 2 CN ( s)
不同类型滤波器可调范围比较
现代滤波器设计讲座（一）
腔体滤波器的基本理论
电子科技大学 贾宝富 博士
腔体耦合滤波器设计的基本思路
从集中参数低通 原型出发，经过 频率变换获得集 中参数电路模型。 然后用不同的结 构去实现。 由耦合矩阵出发 设计腔体耦合滤 波器。
耦合腔体网络的低通模型
m1, n mi ,n 1
m1,i
mi , j
mi ,n 1
mi , n
i1
1H (1)
1/2H 1/2H (2)
1/2H 1/2H (i)
1/2H 1/2H (j)
1/2H 1/2H ( n-1 )
1H (n)
iN
m1,2
m2,i
m2, j
m j ,n 1 m2,n 1 m2, n
mn1,n
腔体式带通滤波器的研究与设计
西安科技大学硕士学位论文腔体式带通滤波器的研究与设计姓名：***申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：***2011论文题目：腔体式带通滤波器的研究与设计专业：通信与信息系统硕士生：刘健（签名）指导老师：刘新良（签名）摘 要近年来，随着移动通信、电子对抗和导航技术的飞速发展，对新的微波元器件的需求和现有器件性能的改善都提出了很高的要求。
微波带通滤波器作为一种重要的微波元器件在近几年来也得到了大力的发展。
因此，对微波滤波器理论和设计方法的研究，已经引起了国内外器件工程师的极大兴趣。
本文以腔体式带通滤波器为研究的对象，采用综合法的经典公式与计算机仿真工具相结合的方法简化了设计过程，提高了设计和加工的准确性。
在整个研究的过程中，概括起来主要做了以下几个方面的工作：1. 从滤波器的网络设计理论入手，在耦合谐振腔带通滤波器的理论基础上，研究了从低通原型滤波器到耦合谐振腔可调带通滤波器的设计过程。
2. 针对腔体式带通滤波器的设计，研究分析了滤波器频率变化和滤波器性能参数之间的关系，得出实际设计时所需参数和滤波器结构的设计公式。
3. 依据设计指标，明确采用切比雪夫函数带通滤波器，并利用HFSS仿真软件对几何尺寸参数的初值进行了仿真、优化，以得到滤波器几何尺寸参数的终值，使其能够满足最初的设计指标要求，最终的仿真结果说明了这种方法的可行性和实用性。
关键词：带通滤波器；微波滤波器；同轴腔；切比雪夫滤波器；HFSS研究类型：应用研究Subject : The Cavity Asana Band-pass Filter Research and Design Specialty ：Communication and Information SystemName ： Liu Jian (Signature)Instructor：Liu Xin-liang (Signature)ABSTRACTWith the rapid development of the mobile communication industry，the electronic countermeasure and the technologies of navigation in recent years，the demand of new microwave components and the requirement of improving the quality of the existing microwave components are very high．Therefore the Microwave Band-pass filter, as an important microwave component, is well developed in recent years. Domestic and foreign engineers are very interested in the research of Microwave filters theory and practical design for the microwave filters．This paper chooses cavity asana band-pass filter as research object, combining the method of the synthetic classic formula with computer simulation tools to study, therefore simplifies the design process, and improve the accuracy of designing and machining. In the process. The study mainly includes several aspects:1.Starting from the network design theory of filter, based on coupling resonatorband-pass filter theory, this paper studies the design process developed from Low-pass prototype filter to Coupling resonance cavity adjustable band-pass filter.2. To design cavity band-pass filter, this paper researches and analyzes the relationshipbetween filter frequency variation and filter performance parameters. As a result, it finds out the designing formula.3. According to the design index, this research makes use of Chebyshev functionband-pass filter, and uses HFSS simulation software to simulate and optimize the initial geometric parameters to get the final value of geometric parameters of filter, so it can meet its original design requirements. The final simulation results demonstrate the feasibility and practicability of this method.Key words：Band-pass filter Microwave filter Coaxial-cavity Chebyshev HFSS Thesis ： Application Research1 绪论1 绪论1.1 滤波器概述当前，无线通信技术高速发展，业务范围不断扩大，人们对无线产品的需求迅速增长。
Ka波段基片集成波导罗特曼透镜多波束阵列天线
Ka波段基片集成波导罗特曼透镜多波束阵列天线Xue Fei;Lang Huaqing;Yang Lina【摘要】利用基片集成波导结构完成Ka波段罗特曼透镜仿真设计.在设计中基于罗特曼透镜原理与基片集成波导,利用Matlab在HFSS中得到罗特曼透镜轮廓及透镜的结构中旁壁形状,并对基片集成波导缝隙阵列天线进行设计比较,完成对15×32槽多波束阵列天线的设计,设计了一个单层基片集成波导-金属波导垂直转接的结构.最后, 将各个部分结合在一起, 完成中心频点为35 GHz基片集成波导罗特曼透镜多波束阵列天线设计,其带宽为600 MHz,增益为27. 1 dB,扫描角度为90°.【期刊名称】《航空兵器》【年(卷),期】2019(026)003【总页数】6页(P56-61)【关键词】基片集成波导;罗特曼透镜;缝隙天线;多波束阵列天线【作者】Xue Fei;Lang Huaqing;Yang Lina【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TJ765.3;TN8200 引言随着毫米波高频段系统的发展，平面化、集成化对传统天线的设计提出了更高要求，即需要开发出高性能、低成本的平面阵列天线。
基片集成波导结合了普通平面电路和金属波导的双重优点，能满足现代波束成型网络对性能、外形、重量、加工工艺、成本等诸多方面的要求[1-3]。
多波束天线形成有相控阵天线和透镜天线两种类型[4]。
透镜天线利用同一天线口径形成多个独立且相互重叠的窄波束,虽然其调零分辨率不及相控阵天线,但可以实现波束的最佳空域覆盖,而相控阵天线需要大量集成移相器、功分器或定向耦合器,实现起来非常复杂。
罗特曼透镜则能形成多个波束，覆盖很宽的角度范围、增益高，是经典波束形成网络之一。
现有的罗特曼透镜主要基于微带形式设计实现[5-8]，由于微带在高频损耗较大且设计较为复杂，因此本文将基片集成波导技术与罗特曼透镜结合，实现Ka波段基片集成波导罗特曼透镜多波束阵列天线。
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
基片集成波导的设计技术
维普资讯
电子 学 与 光 电 子学
２５ ５
与微 带线 的过渡 结构 、功 分器 和滤波 器等 无源 器件 ，对 基片 集成波 导 在毫米 波系 统 中的应用作 了探 索性 的
研 究 。图 ２所示 为一种 ＳＷ 功分 器结 构 ，仿真 结果 如 图 ３所示 ，仿 真 结果表 明基 片集 成波导作 为新 型的毫 Ｉ
在 负信 噪 比条件 下可得 相关后 的输 出信噪 ） Ｒ， ，
／， 、 ２ Ｖ－
而
≈Ｓ２Ｎ 去 ４ ＮＲ （ Ｎｔ ） ｏ ￣
信 号相 关前后 ，尽 管两者信 号 的幅度和 相位 不 同，频率却 没有变 化 。它通过 一定长度 数据 的相关运 算 增加 了信噪 比，但 其 改善程度 是有 限的 ，因而 限制 了检 测微弱 信号 的能力 。若采 用多重 相关法 重复上述 步
有 效检测 ，并且可 以初步 估计 出待测 ＤＳ Ｓ ／ Ｐ Ｋ信 号载频 。但 是 由于数据 的重 复利用 ，相关后 的噪声 已 — ＳＢ Ｓ
经 不具有 加性 高斯 白噪声特 性 ，所 以相 关运 算后视 为 噪声 的部 分与视 为信 号 的部分相 关性越来 越强 ，噪声 与信号 的交叉 项使得通 过相 关法提 升信 噪 比的能力越 来越 弱 ，多重 自相关 次数 不可 能无 限增加 。经过大 量 的仿真 实验表 明 ，多重相关 的次数应 不 高于 ４次 。
骤 ，可 以提 高输 出信噪 比。由此 可得 Ｄ — ＳＢ Ｓ Ｓ Ｓ ／ Ｐ Ｋ信 号延迟 相乘 多重相 关方法 ，其 原理如 图 １ 示。理 论 所
上 自相 关的次 数越多 ，信噪 比提高得 就越 多 ，因此可 检测 出淹没 于噪 声 中的微 弱 ＤＳ Ｓ — Ｓ信 号 ，并能进 行
腔体滤波器设计-毕业论文开题报告
腔体滤波器1、研究背景及意义近些年来随着毫米波、微波技术的迅速发展，无线通信得到了空前的发展，微波频带出现了相对拥挤的状况。
所以，能够选频的微波滤波器越来越受到研究者的重视。
而微波滤波器作为一种频率选择装置，是现代毫米波、微波通信系统中一个非常重要的组成部分，是微波、毫米波系统中不可缺少的器件之一，其性能的优劣可以影响到整个系统的质量。
微波滤波器是无线通讯系统的重要组成部分，可以用于过滤或分离不同频率信号的一种元器件；其主要功能是只让需要的信号通过，抑制不需要的信号，使其不能通过滤波器。
从而有效地解决了当前急剧发展的无线通信信号所带来的有限频谱资源不足和紧缺的问题。
对于这些滤波器我们的要求也越来越苛刻。
差损小、功率大、体积小、重量轻等，另外在实际应用中，滤波器的生产周期也变得非常短，这就需要设计人员迅速而精确的设计出相应的滤波器。
滤波器种类很多，不同的场景和频段使用的滤波器不同。
腔体滤波器就是众多滤波器的一种。
它具有性能稳定、Q值高、功率大等特点，往往是同类型中最优秀的，所以具有非常高的研究价值。
滤波器设计的方法很多，可以概括如下：分布参数法影像参数法集总参数法网络综合法分析参数法，是根据插入相移函数和插入衰减函数，再应用波导或传输线理论，从而就可以得到微波滤波器的元件结构。
但我们使用最多的还是集总参数法，其中，影像参数法是以影像参数为基础，通过微波结构来模拟等效电路中的各个元件；网络综合法是以相移和衰减函数为基础，利用网络综合理论，先得出集总元件低通原型电路，再将集总元件原型电路中的各元件用微波结构来实现。
现在主要采用网络综合法，使滤波器的设计流程得到了简化。
随着计算机技术的发展，我们也可以通过电磁仿真软件进行仿真。
电磁仿真软件使设计滤波器的网络综合法得到不断的改进，这也极大的促进了滤波器设计技术的发展。
2、腔体滤波器的发展历史1901年，马可尼使用800kHz中波信号进行了横跨大西洋的无线电报试验，开创了人类通信的新纪元。
SIW带通滤波器仿真设计讲课教案
S I W带通滤波器仿真设计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还继承了传统矩形波导的品质因数高、辐射损耗小、便于设计等优点。
1．1 基片集成波导谐振腔一般情况下，两个电路的振荡频率越接近，这两个电路之间的能量转换需要的耦合就越小。
由于谐振腔中的无数多个模式中存在着正交关系，故要让这些模式耦合发生能量交换，必须对理想的结构加扰动。
但是，为了保持场结构的原有形式，这个扰动要很小。
所以，本文选择了SIW的简并主模TE102和TE201，它们的电场分布图如图2所示。
因为TM和TEmn(n10)不能够在SIW 中传输。
因此，一方面可以保证在小扰动时就可以实现耦合，同时也可以保证场的原有结构。
SIW带通滤波器仿真设计
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还继承了传统矩形波导的品质因数高、辐射损耗小、便于设计等优点。
1．1 基片集成波导谐振腔一般情况下，两个电路的振荡频率越接近，这两个电路之间的能量转换需要的耦合就越小。
由于谐振腔中的无数多个模式中存在着正交关系，故要让这些模式耦合发生能量交换，必须对理想的结构加扰动。
但是，为了保持场结构的原有形式，这个扰动要很小。
所以，本文选择了SIW 的简并主模TE102和TE201，它们的电场分布图如图2所示。
因为TM和TEmn(n10)不能够在SIW 中传输。
因此，一方面可以保证在小扰动时就可以实现耦合，同时也可以保证场的原有结构。
假设图3所示的矩形腔体的长、宽、高分别为a、b、d。
双膜基片集成波导(SIW)带通滤波器的设计与仿真
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。
带非谐振节点的基片集成波导滤波器设计
《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]。
基片集成波导技术的研究
基片集成波导技术的研究基片集成波导技术的研究摘要：基片集成波导技术是一种在光通信领域中广泛应用的技术，它通过将波导器件集成在基片上，实现了光路的高集成度和紧凑性，极大地提高了光通信系统的性能和可靠性。
本文主要介绍了基片集成波导技术的研究进展和应用。
首先，介绍了基片集成波导技术的基本原理和特点。
随后，详细探讨了基片集成波导器件的设计和制备方法，包括光刻、离子注入、溅射沉积等。
接着，分析了基片集成波导器件的性能和优势，包括低损耗、高效率和稳定性等。
最后，介绍了基片集成波导技术在光通信领域中的应用，包括光开关、光调制器和光放大器等方面。
关键词：基片集成波导技术；光通信；波导器件；性能；应用1. 简介基片集成波导技术是一种在光通信领域中广泛应用的技术，它将波导器件集成在基片上，实现了光路的高集成度和紧凑性。
基片集成波导技术不仅可以提高光通信系统的性能和可靠性，还能够减少系统的功耗和体积，降低系统的成本。
因此，基片集成波导技术具有重要的研究和应用价值。
2. 基片集成波导器件的设计和制备方法2.1 光刻技术光刻技术是基片集成波导器件制备的核心技术之一。
它通过光敏胶和光遮罩的配合，实现了对光刻胶的局部曝光和显影，得到所需的波导结构。
光刻技术具有分辨率高、加工精度高的优势，能够满足基片集成波导器件制备的要求。
2.2 离子注入技术离子注入技术是基片集成波导器件制备的一种关键技术。
它通过注入离子束到基片中，改变材料的光学性能，实现波导结构的形成。
离子注入技术具有制备工艺简单、控制性能好的优势，能够满足基片集成波导器件制备的要求。
2.3 溅射沉积技术溅射沉积技术是基片集成波导器件制备的一种重要技术。
它通过将材料蒸发并喷射到基片上，实现波导结构的形成。
溅射沉积技术具有高效率、制备过程简单的优势，能够满足基片集成波导器件制备的要求。
3. 基片集成波导器件的性能和优势3.1 低损耗基片集成波导器件具有较低的光损耗，能够减少系统的信号衰减。
一种紧缩结构的新型毫米波基片集成波导滤波器
第２ ５卷第 ２ 期
２０ ０ ６年 ４月
红 外 与 毫 米 波 学 报
Ｊ Ｉｆａｅ ｌ ｍ．Ｗ ａ ｅ ． ｎｒｒｄ Ｍｉ ｉ ｌ ｖｓ
Ｖ ｌ ５．Ｎ ． ｏ ＿２ ｏ２ Ａｐ ｌ ２ ０ ｉ ｒ ，０ ６
文 章 编 号 ：０ １ ９ １ （０ ６ ０ ０ ３ ０ １０ — ０ ４ ２０ ）２— １９～ ４
设计 的一组 ＳＷ 毫米波滤波器 中， Ｉ 长度从传统滤波器的 ２ ．ｍ ３ １ ｍ压 缩到新 型滤 波器 的 １ ｒ 测试 结果 显示新 型滤 ２ ｍ． ａ 波器 阻带衰减 大于 ５ ｄ 相对于性 能相近 的传统 ＳＷ 滤波器 改善 １ｄ ４ Ｂ， Ｉ ２ Ｂ以上． 具有超过 ５ ｄ ０ Ｂ衰减 的阻带宽度超 过
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小型化基片集成波导滤波器研究进展
• 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。
基于非谐振节点的基片集成波导滤波器设计
基于非谐振节点的基片集成波导滤波器设计汪洋; 余超; 毛晓炜; 郭瑜【期刊名称】《《电子元件与材料》》【年(卷),期】2019(038)011【总页数】5页(P49-52,60)【关键词】带通滤波器; 双模; 带线谐振器; 非谐振节点; 基片集成波导; 传输零点; 毫米波【作者】汪洋; 余超; 毛晓炜; 郭瑜【作者单位】江南大学物联网工程学院江苏无锡 214122【正文语种】中文【中图分类】TN713随着无线通信系统的发展,现有频谱资源越来越紧张,因此有必要寻找新的频率资源,例如毫米波。
毫米波不仅可以提供较宽的频谱资源,而且可以满足5G通信系统对高数据吞吐的要求。
当前,毫米波滤波器的研究受到了广泛的关注,传统的微带和波导结构的毫米波滤波器存在损耗较高和体积过大的问题,都不能很好地满足现代通信系统的需求。
而基片集成波导(SIW)具有损耗低、成本低、易于制作和平面集成等优点,为设计高性能的毫米波滤波器提供了一种非常有效的解决方案[1-2]。
另一方面,双模基片集成波导作为基片集成波导技术的重要发展方向,不仅可以减小体积,还可以提高滤波器设计的性能和自由度。
传统的双模SIW滤波器只能在上阻带或者下阻带引入一个传输零点[3],所以存在带外抑制差的问题。
为了获得更高选择性和带外抑制的滤波器,需要级联两个或多个双模SIW滤波器[4],此类结构的滤波器不仅具有较大尺寸,且设计的自由度较低。
近年来,非谐振节点技术因为可在源负载之间引入额外的传输路径,被广泛应用于SIW滤波器的设计中。
文献[5]采用单个SIW谐振腔作为非谐振节点,但是电路面积较大,并且只能引入一个传输零点。
文献[6]通过在SIW谐振腔表面刻蚀共面波导(CPW)谐振器实现非谐振节点,该滤波器实现较好的频率选择性,但是刻蚀的槽线会导致较大的辐射损耗,从而会恶化SIW谐振器的Q值,因此这种结构并不适用于毫米波频段。
为了避免上述问题,文献[7]将双模SIW谐振器的主模TE101作为非谐振节点,虽然该滤波器可以充分利用基片集成波导的模式,但是非谐振节点的参数却很难独立控制。
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
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2015(015)023
【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.
【总页数】4页(P152-155)
【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
【相关文献】
1.一种新型基片集成波导带通滤波器的设计与实现 [J], 陈飞;田爱君;袁学松
2.一种新型多层八分之一模基片集成波导滤波器小型化研究 [J], 段晓曦;朱永忠;李
萍;陈军
3.小型化多层双模基片集成波导平衡带通滤波器 [J], 吕大龙; 刘庆; 张俊杰; 张德伟; 周东方
4.一种LTCC小型化双重折叠1/4模基片集成波导滤波器设计 [J], 周建;朱永忠;刘子豪;段晓曦
5.一种新型基片集成波导腔体滤波器的设计与实现 [J], 张玉林;洪伟;吴柯;汤红军;郝张成
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［ "］ 波分析散射参数曲线应用公式
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计算得出， 其中 ! + 是有载品质因数， ,# 是谐振频率， !, . +,- 是 /*! 曲线的 +,- 带宽。我们可以调节输入输 出端的微带宽度， 从而得到所需要的数值。
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图 *$ （ /） $ 双 ’() 腔体结构图； （ 0） $ 双 ’() 腔体的散射参数曲线
如图 * 所示， 当两个 ’() 腔体相互耦合时，/!! 曲线由一个凹谷变为两个凹谷， 并且当两个 ’() 腔 体之间的相互耦合越强， 两个凹谷分离越远。两个 ’() 腔体之间耦合系数 0 可以由其散射参数曲线得
［ "］ 到 ： * ,* 1. , 2 * ,* 1) , 2
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第 21 卷增刊 2005 年 4 月
微
波 学
报
Vol.21 Supplement Apr.2005
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JOURNAL OF MICROWAVES
一种新型基片集成波导腔体滤波器的设计与实现
# 张玉林! ，洪" 伟! ，吴" 柯!， ，汤红军! ，郝张成!
（ !$ 东南大学毫米波国家重点实验室，南京 #!%%&’ ； #$ 加拿大蒙特利尔大学工学院电子及计算机系） 摘" 要： " 滤 波 器 是 微 波 毫 米 波 电 路 与 系 统 中 一 个 重 要 的 部 件。利 用 基 片 集 成 波 导 （ ()*(+,-+. /0+.1,-+.2 3-4.1)/2.— — —567） 技术设计并用印制电路板实现了一种应用低阻 8 高阻短微带线作补偿的基片集成波导滤波器， 仿真与实验结果吻合良好， 中心频率为 9$ :;<=， 相对带宽 >$ &9? ， 插损小于 !$ @2A。该滤波器具有具有体积小、 重量 轻、 容易加工和集成等优点。 关键词： " 滤波器，腔体，耦合，567，低阻B高阻短微带线
图 !( ! 个互耦谐振器的回路电流等效电路图 (
如果电路中所有的谐振器是相同的， 即 " & "" & "# & … & " ! 与 # & #" & ## & … & # ! ， 并且在工作 则 频率附 近 和 窄 带 的 条 件 下 可 以 认 为 ! , !$ 2 " ，
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%$ 滤波器的实现与仿真、 测试结果
单个的 ,-. 腔体是我们实现 ,-. 腔体滤波器 的基本元素。,-. 腔体的尺寸可以根据设定的滤波 器中心频率由文献 ［1］ 中的经验公式得出， 外在品 质因数值 7 *% 和 ,-. 腔体之间的耦合系数 3 %’ 可以应 用式 （ # ）和 （2） 得到。 4+5 " % 如 图) ， 我们在厚度 8 & " 9 ) 33 ， #: & 2 ， $6 #7 的微波介质基片上实现了中心频率为 )6 189: 的 ,-. 腔体滤波器。每个 ,-. 腔体的尺寸为 #"33 ; #"33， 低 阻 0高 阻 短 微 带 线 的 高 阻 抗 微 带 宽 为 ， … … ( ’3"! ( ’3#! " & 2 1 *! "33， 长 ; & #33； 低阻抗微带宽为 26 133。 仿真和测试结果如图 % 、 / 所示， 两者吻合良好。 仿真结果是应用 <,= >-<?@.ABC ,=DE-@ ! 得到 的。为方便测试， 我们在 ,-. 腔体滤波器的两端焊 接了 #6 !33 同轴0微带转换头， 因此测试结果中的 插 入 损 耗 包 括 ,-. 腔 体 滤 波 器 的 插 入 损 耗 和 #6 !33 接头的插入损耗。 从图 % 可以得出， 我们所设计、 实现的 ,-. 腔 相对带宽 ./0 体滤波器的中心频率 <$ & )6 1)289:， & ! 6 ’) 7 ， 最小插入损耗小于" 6 2 FG ， 带外抑制在 H !$FG 以下。同时， 可以看到图 % 中的测试曲线和 仿真曲线存在频率偏差， 我们推断这个频率偏差是 由介电常数的误差引起的。图 / 是假设基片介电常 数误差为 H #6 ’7 的情况下， 测试曲线与仿真曲线的 对比图。
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第 )2 卷增刊
张玉林等： 一种新型基片集成波导腔体滤波器的设计与实现
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其中 , 1 是高频率的谐振点， , 2 是低频率的谐振点。
万方数据
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