一種小型化微波寬帶帶通濾波器及其工程設(shè)計

作者：姜汝丹汪波顧楷時間：2015-03-26 來源：電子產(chǎn)品世界

加入技術(shù)交流群
- 掃碼加入
  和技術(shù)大咖面對面交流
  海量資料庫查詢

編者按：　　摘要：介紹了一種基于基片集成波導(dǎo)(SIW)結(jié)構(gòu)的小型化微波寬帶帶通濾波器，采用緊湊型設(shè)計，同時提出了其工程設(shè)計方法及流程，通過11GHz和15GHz典型微波頻段的四腔帶通濾波器實例驗證，達(dá)到對于偏離中心2GHz以上的頻段抑制35dB以上的要求，且仿真與測試結(jié)果相對吻合較好，設(shè)計方法和流程合理、有效。　　引言　　微波濾波器是微波系統(tǒng)中的重要元件之一，尤其在微波通信收發(fā)信機(jī)中被廣泛使用。隨著移動通信的發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)密度越來越高，小型化的微波中繼和回傳網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也迅速發(fā)展，這就對收發(fā)信機(jī)及其微波器件的

　　3 設(shè)計實例及測試結(jié)果

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/271650.htm

　　11GHz和15GHz頻段為微波傳輸系統(tǒng)常用頻段，按照國際通信聯(lián)盟(ITU)的頻段劃分，其工作通帶的相對帶寬分別為8.93%和6.61%，全通帶的濾波器屬于寬帶濾波器。因為小型化的需求，同時又要通過PCB工藝實現(xiàn)加工，所以選擇介質(zhì)基材要求其介電常數(shù)εr盡可能高一些。本文的實例選擇的是0.635mm厚的ARLON AD1000板材，其標(biāo)稱的相對介電常數(shù)為10.2;兩側(cè)的端口(插入式微帶線饋電)匹配50Ω的阻抗，以便于整個射頻系統(tǒng)相匹配。圖4為11GHz和15GHz頻段的小型化微波 帶通濾波器的實物，其最終的具體尺寸參數(shù)如表1所示。

　　考慮到匹配端口對所在腔體本身的影響，本設(shè)計引入一個調(diào)節(jié)變量t(如圖1所示)，使第1個腔和第4個腔之間產(chǎn)生“微擾”，但不形成較大的交叉耦合或者在較遠(yuǎn)的頻段內(nèi)產(chǎn)生耦合，改善匹配的同時，不影響兩側(cè)邊帶的抑制性能，使頻響曲線盡量對稱，即要求2<t/φ<3。圖6和圖7分別為11GHz和15GHz頻段的小型化微波 帶通濾波器性能的仿真和測試曲線對比，從結(jié)果看，其一致性相對較好，性能可以滿足系統(tǒng)設(shè)計需求，其中插入損耗(即S12)測試曲線包含兩端額外的SMA接頭的損耗，未作任何扣除。通過比較，實際測試曲線與仿真曲線存在略微的頻率偏移，除制版加工的偏差外，主要的原因是介質(zhì)基板的相對介電常數(shù)的偏差所致，所以在設(shè)計過程中會留有一定的頻帶余量以保證指標(biāo)的達(dá)成。

　　4 結(jié)語

　　本文介紹了基于SIW結(jié)構(gòu)的小型化微波寬帶帶通濾波器結(jié)構(gòu)以及改善匹配的調(diào)節(jié)方式，并總結(jié)了此類結(jié)構(gòu)在工程上的設(shè)計優(yōu)化流程。在此流程基礎(chǔ)上，通過11GHz和15GHz兩個典型的微波通信頻段的實例表明，仿真和測試曲線一致性相對較好，滿足工程設(shè)計需求，同時也驗證了設(shè)計方法、流程的合理性和有效性。該小型化濾波器不僅整體結(jié)構(gòu)緊湊，易于集成，而且生產(chǎn)工藝成熟、且成本較優(yōu)。

　　參考文獻(xiàn):
　　[1]D. Deslandes, K. Wu. Integrated Microstrip and Rectangular Waveguide in Planar Form[J]. IEEE Microwave Guided Wave Letters, 2001, 11(2): 68-70
　　[2]D. Dealandes, K. Wu. Single-substrate Integration Techniques for Planar Circuits and Waveguide Filters[J]. IEEE Trans. Microwave. Theory Tech., 2003, 51(2): 593-596
　　[3]湯紅軍, 洪偉. 一種緊縮結(jié)構(gòu)的新型毫米波基片集成波導(dǎo)濾波器[J]. 紅外與毫米波學(xué)報, 2006, 25(2): 139-142
　　[4]Hong-Jun Tang, Wei Hong, et al. Development of Millimeter-Wave Planar Diplexers Based on Complementary Characters of Dual-Mode Substrate Integrated Waveguide Filters With Circular and Elliptic Cavities[J]. IEEE Trans. Microwave. Theory Tech., 2007, 55(4): 776-782
　　[5]Xiaoping Chen, Wei Hong, et al. Substrate Integrated Waveguide (SIW) Linear Phase Filter[J]. IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 2005, 15(11): 787-789
　　[6]張玉林, 洪偉等. 一種新型基片集成波導(dǎo)腔體濾波器的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 微波學(xué)報, 2005, 21(增刊): 138-141
　　[7]陳飛. 基片集成波導(dǎo)帶通濾波器的研究[D]. 電子科技大學(xué), 2006.06
　　[8]陳世勇, 田樹林等. 新型基片集成波導(dǎo)寬帶帶通濾波器[J]. 重慶大學(xué)學(xué)報, 2010, 33(10): 98-101
　　[9]Zhang Cheng Hao, Wei Hong, et al. A Broadband Substrate Integrated Waveguide (SIW) Filter[C]. Proc. 2005 IEEE AP-S Int. Symp. 2005: 598-601
　　[10]Xu F，Wu K.Guided-wave and Leakage Characteristics of Substrate Integrated Waveguide[J].IEEE Trans. Microwave Theory Tech., 2005, 53(1): 66-73