【摘 要】
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作为无线通信系统的重要组件,滤波器对滤除干扰信号具有重要意义。基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）是近年来提出的一种新型传输线,集矩形波导的低损耗和微带线的易加工等优势于一身,在滤波器的设计中得到了广泛应用。此外,基片集成波导谐振腔还具有一腔多模的特性,通过调整各模式的谐振频率和耦合强度,可以实现一腔多频或者一腔多阶,避免了级联多个腔体造成的尺寸较大
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作为无线通信系统的重要组件,滤波器对滤除干扰信号具有重要意义。基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）是近年来提出的一种新型传输线,集矩形波导的低损耗和微带线的易加工等优势于一身,在滤波器的设计中得到了广泛应用。此外,基片集成波导谐振腔还具有一腔多模的特性,通过调整各模式的谐振频率和耦合强度,可以实现一腔多频或者一腔多阶,避免了级联多个腔体造成的尺寸较大的问题,有利于实现基片集成波导滤波器的小型化。虽然基片集成波导相较于矩形波导,其体积已大大减小,但是仍有进一步小型化的空间。基片集成脊波导（Ridge Substrate Integrated Waveguide,RSIW）通过在普通基片集成波导内加载脊结构,提高等效介电常数,进一步减小了尺寸,对于实现滤波器的小型化具有重要意义。本文针对基片集成脊波导小型化滤波器的设计,开展了以下工作:一、设计了一款频率独立可调的双频基片集成脊波导小型化滤波器。基于基片集成脊波导一腔多模的特性,利用TE110、TE120模式,首先设计了一款基片集成脊波导双模谐振器。脊结构的加载使得电场集中在脊贴片上方,等效介电常数提高,谐振频率降低,从而实现小型化。而后,在脊上刻蚀缝隙,分别改变两个模式的电流路径,从而实现两个模式谐振频率的独立可调。基于该基片集成脊波导谐振器,设计了一款频率独立可调的双频基片集成脊波导小型化滤波器,并对所设计的滤波器进行了加工实测。实测两个频带的中心频率分别为17.70GHz,25.72GHz,实测带内插损分别优于2.7d B,2.2d B。二、设计了一款频率独立可调的三频基片集成脊波导小型化滤波器。基于基片集成脊波导,首先通过加载微扰结构,同时激发TE110、TE120、TE210模,设计了一款基片集成脊波导三模谐振器。通过调整微扰通孔和金属脊贴片上刻蚀的两对缝隙,实现三个频率的独立可调。基于该RSIW谐振器,设计了一款频率独立可调的三频基片集成脊波导小型化滤波器,并对所设计的滤波器进行了加工实测。实测三个频带的中心频率分别为17.67GHz,25.92GHz,31.29GHz,实测带内插损分别优于1.7d B,2.1d B,3.1d B。三、利用单腔结构设计了一款三阶基片集成脊波导小型化带通滤波器。基于基片集成脊波导一腔多模的特性,根据腔体中TE110、TE120、TE130模电场分布的特点,调整腔体中所加载的脊结构来控制三个模式的耦合,使三个模式的频率互相靠近融合成三阶滤波响应,由此在一个RSIW谐振腔中实现三阶带通滤波器。该RSIW滤波器相较于直接级联多个腔体实现的多阶滤波器具有更小的尺寸,并对所设计的滤波器进行了加工实测。实测的频带范围为15.51GHz-29.68GHz,相对带宽为62.9%,实测带内插损优于0.8d B。
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