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随着现代无线通信系统向多功能、小型化、高可靠性等方向发展,对高性能、低成本、平面化、集成化微波滤波器的需求已日益迫切,其中双频和多频带带通滤波器作为实现小型化和多功能的有效手段以及宽阻带带通滤波器在抑制杂波和降低干扰方面的作用而备受关注。基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide:SIW)技术作为一种新兴的片上集成解决方案,为高性能微波及毫米波滤波器的设计与集成提供了优良的平台。本论文基于基片集成矩形谐振腔(Substrate Integrated Rectangular Cavity:SIRC)中的双模频率及耦合控制技术,对SIW双频、多频和宽阻带带通滤波器进行了系统深入的研究,主要创新性工作概括如下:1.双频频率比和带宽比均灵活可控的SIW双模双频带带通滤波器:导出了 SIRC中TE101和TE201模式频率比的实现范围并给出了双模SIRC物理尺寸的计算公式,为解析控制SIW双模双频带滤波器两通带的中心频率提供了有效方法;提出了一种新型的双模耦合控制技术并通过三种双模SIRC耦合配置的仿真分析验证了其可行性,为有效控制SIW双模双频带滤波器两通带的相对带宽提供了解决方案。基于上述双模频率及耦合控制技术,综合设计了三阶直接耦合型、三阶交叉耦合型和四阶准椭圆型等三款频率比和带宽比均不相同的SIW双模双频带带通滤波器来展示所提出控制方法的实用性,解决了传统SIW双模双频带滤波器中双模耦合控制的难题。2.双频带宽比范围更大的基于交替级联单双模SIRC的SIW双频带带通滤波器:基于所提出的双模频率及耦合控制技术,首次在SIW平台上映射实现了交替级联单双模谐振器的耦合拓扑,克服了 SIW双模双频带滤波器中木桶效应的缺陷,增大了两通带带宽比的实现范围。基于该种先进的耦合拓扑,综合设计了三款频率响应类型、中心频率比和相对带宽比各不相同的SIW双频带带通滤波器。3.基于半模双模SIRC的大频比SIW双频带带通滤波器:首次分析了半模SIRC(Half-Mode SIRC:HMSIRC)的双模谐振特性并解析出了其中前两个模式频率比的实现范围,同时导出了双模HMSIRC物理尺寸的计算公式。理论分析表明当HMSIRC中第二个模式为TE301时双模频率比范围为[1.12,1.63],而当第二个模式为TE102时双模频率比范围为[1.58,1.72]。基于上述两种情况综合设计了两款分别基于TE101和TE301双模HMSIRC且频率比为1.5以及基于TE101和TE102双模HMSIRC且频率比为1.7.的大频比SIW双频带带通滤波器,克服了已有大频比SIW双频带滤波器仅适用于微波低频段或者难以实现高阶滤波响应的缺陷。4.基于过模双模SIRC的小频比SIW双频带带通滤波器:解析出了过模SIRC中TE201和TE102模式频率比的实现范围并导出了过模双模SIRC物理尺寸的计算公式。基于所提出的双模频率及耦合控制技术,综合设计了两款分别基于TE201和TE102过模双模SIRC且频率比为1.1以及基于TE102和TE201过模双模SIRC且频率比为1.075的小频比SIW双频带带通滤波器,解决了已有小频比SIW双频带滤波器两通带频率及耦合控制的难题,实现了更为先进的滤波函数响应。5.基于全双模或交替级联单双模SIRC的SIW多频带带通滤波器:基于所提出的双模频率及耦合控制技术,通过将多频耦合矩阵综合技术与双模谐振腔耦合技术相结合,利用分裂型对称双频或三频响应将两个虚拟宽频带分裂为两个或三个对称子通带的方式,综合设计了基于全双模SIRC的SIW四频带以及基于交替级联单双模SIRC的SIW三/四/五频带带通滤波器,解决了已有SIW多频带滤波器仅能实现三频或四频响应且对通带频率及带宽的控制存在很大局限性的问题。6.基于不同长宽比SIRC的SIW宽阻带带通滤波器:基于所提出的双模频率及耦合控制技术,通过将谐波交错技术与谐波耦合控制技术相结合,综合设计了阻带范围均超过2f0的两款SIW单频及首例SIW双频宽阻带带通滤波器,解决了传统SIW宽阻带滤波器阻带范围很难突破2f0且必须借助额外的分布式元件的问题。