半模基片集成波导带通滤波器的设计

集 成 波导 （ ＨＭＳＷ） ＭＳＷ在 尺 寸减 小 的 同时 ， Ｉ 。Ｈ Ｉ
又 可保 留ＳＷ的优 点 。 Ｉ
Ｚ
性能 和尺 寸提 出 了更 高 的要求 。然 而 ，设计 滤 波 器 时 使用 的传统 技 术 ｆ 比如用 金 属 波 导 和微 带 线 设 计 出 的滤 波器 １在 尺 寸 和性 能 上 往 往难 以达 到
Ｈ Ｓ 软 件 进 行 了 仿 真 实验 。 ＦＳ
关 键词 ：半 模基 片 集成 波导 ；带通 滤 波器 ；周期 性 缝 隙
０ 引 言
微波 毫米 波通 信 系统 的发 展 对 带通 滤 波器 的
界 面 可等 效 为磁 壁 。这 样 就可 充分 利 用磁 壁 的 特
点 将 原 来ＳＷ 的尺 寸减 小 一 半 ，这 就是 半 模 基 片 Ｉ
工 方 便 ，故可 广 泛 地 用 来 做 高Ｑ值 微 波 器 件 （ 比
如 滤 波 器１ 。这 种 结 构 做 成 的滤 波 器 与 微 带 滤 波
图 ｌ 半 模 基 片 集 成 波 导 的 基 本 结 构 示 意 图
器相 比具 有更 高 的品质 凶数 而与 波 导滤 波 器相
比 ，又有 低剖 面 、易于 和微 波 电路集 成等 优点 。
容 性缝 隙能在 频 率 高端形 成 带 阻特 性 ，因此 ，结 合 这 两种 结构 设计 出的带 通 滤波 器 结构 较 小 ．性
１ 半 模 基 片 集 成 波 导 的 结构 特 点
半模 基 片 集成 波 导 ｆ ＨＭＳ￣ 是 最 近提 出 的 Ｉ ｖ
一
种 导波结 构 ，图１ 所示 是其 基本 结构 。与ＳＷ相 Ｉ
第２ ０ ４ １卷 年 月 ２ 期 ０ 第４ １
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半模基 片集成波 导带通 滤波器 的设计
．
陶 羽 中
２０ ０） １ ０ ３
ｆ 南京 邮 电大 学 电子 科 学与 工程 学院 ，江苏 南 京
摘 要 ：给 出了一种 新 型半模 基 片集 成 波导 ｆ ＭＳＷ）带通 滤 波 器的 设 计和 实验 方案 。该设 Ｈ Ｉ 计利 用 了半模 基 片集 成 波导 的 高通 性 质 与周 期 性缝 隙的 带 阻性 质 来产 生带 通 滤 波 器 的效 果 。 设 计 的 滤波 器的 中心 频 率在８Ｇ ｚ Ｈ ，带 宽在 １ ．％左 右 ，通 带 内插 入 损耗 在 １ Ｂ以下 ，回 波损 ２５ ｄ 耗 在 一 ５ｄ １ Ｂ以下 ． 同 时具 有 一 定 的 带 外抑 制 和 良好 的通 带 和 阻带 特 性 。 文章 最后 用Ａ ｓｆ ｎｏ ｉ
完 成 。Ｈ Ｉ ＭＳＷ滤 波 器 由谐 振 单 元 和 １ 波 长 传 输 ／ ４
ｗ ｆｅｄ ｎ ２ １ ． 电 子 元 器 件 主 用 ５ ｗ Ｌｃ￣ｃ ０ ０ ４ １
第ｌ卷 ２
第４ 期
电 子元 嚣 件 主 用
Ｅ ｅ ｔ ｎ ｃＣｏ ｏ ｅ ｔ Ｄｅ ｉ ｅＡｐ ｌ ａ ｉｎ ｌ ｃｒ ｉ ｏ ｍｐ ｎ ｎ ＆ ｖｃ ｐ ｉ ｔ ｓ ｃ ｏ
比Ｈ Ｉ ＭＳＷ在 介 质 基 片 中 只 用 一 排 金 属 通 孔 作 为 电
壁 ，但 其 中 的 电磁 波 与 ＳＷ有 相 同 的 传 播 性 质 。 Ｉ
由于 在ＳＷ 中传播 的主 模 是 阿 场 分 布 关 于 Ｉ
能 更加 良好 。
轴 完 全 对 称 ，并 且 主 模 的能 量 集 中在 对 称 轴 附
要 求 。基 片 集 成 波 导 ｆＩ ＳＷ）是 在 介 质 基 片 上 用
两 排 周期 的金 属通 孔形 成 电壁 ．然 后 与 上下 金 属 面一 起 构 成类 似 于普 通 矩 形 波 导 金 属 腔 的结 构 。 与传 统 的矩形 波导 相 比，这种 结 构 可在 普通 的介
质 基 片上 实 现 高Ｑ值 的器 件 ，而 且结 构 简 单 ，加
近 ，因 此 ，其 对 称 轴 就 形 成 了 等 效 磁 壁 。 事 实 上 ，沿 对称 轴 将 ＳＷ剖 开 ，空气 与介 质基 片 的分 Ｉ
收 稿 日期 ：０ ０ ０ — ２ １ — ２ ０１
２ 滤 波 器设 计
２１ 理 论 基 础 ．
滤 波器 的设 计 可采 用 带 阻滤 波器 的设 计 理 论
基 于半模 基 片集 成 波导 的高通 特 性 和带 阻 滤 波器 的设 计 理论 ，本文 设计 了一种 电容性 缝 隙耦 合的Ｈ Ｉ ＭＳＷ带 通 滤 波 器 。 该 滤 波 器 具 有 结 构 紧 凑 ，通带 较 宽 ，以及 较 好 的带外 抑 制 等性 能 。 由 于Ｈ Ｉ ＭＳＷ与 ＳＷ一 样具 有 高通性 质 ，而周 期 性 的 Ｉ
Ｖ Ｉ ２ Ｎｏ４ ｏ ＿ ． １
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２ １ 年４ ００ 月
线 构 成 ，图２ 示 是 其结 构 示 意 图 。其 中 的谐 振 所 单 元是 由带 接地金 属 面 的ＨＭＳＷ上层 金属 面开 成 Ｉ
输 出耦 合 是 指从最 外 面 的谐 振 单元 （ 性缝 隙） 电容
到微 带线 部分 的耦 合 ，主要 是 微带 渐 变线 的长 度
和宽 带 。它影 响着 滤 波器通 带 的插 入损 耗 和波 纹
电容性 的缝 隙而成 。 电容性 缝 隙和 旁边 的金 属 化
通 孑 对 应 于传 输线 分支 上 的 串联 电容 和 电感 。 串 Ｌ 联 电容和 电感 又形 成 了并联 谐 振单 元 。谐 振单 元 之 间用 １ 波 长ＨＭＳＷ 连接 ，波 长 （ ／ ４ Ｉ 即设 计 的 滤 波 器 阻带 中心 频 率 大 约 是通 带 中 心频 率 的两 倍 １ 是 对 应 的 波 导 波 长 ，在 谐 振 单 元 为 奇 数 的情 况 下 ，ＨＭＳＷ 的 等效 阻 抗 与输 入输 出 端 的ＨＭＳＷ Ｉ Ｉ 等 效 阻抗相 同 。图３ 示是 滤波 器 的谐振 器 单元 ， 所