高性能基片集成波導(dǎo)微波濾波器研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)高速無(wú)線移動(dòng)通信的需求變得越來(lái)越強(qiáng)烈，使得頻譜資源變得越來(lái)越緊張，同時(shí)用來(lái)實(shí)現(xiàn)頻帶劃分、頻帶隔離的關(guān)鍵器件濾波器的參數(shù)要求也變得越來(lái)越嚴(yán)格，為了滿足高傳輸速率，濾波器的工作頻率也相應(yīng)的變得越來(lái)越高，帶寬也越來(lái)越寬?；刹▽?dǎo)（SIW）濾波器因具有重量輕、體積小、成本低、可工作于高頻率、便于與平面電路集成以及可方便的利用標(biāo)準(zhǔn)的PCB技術(shù)和LTCC技術(shù)加工等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，成為在無(wú)線高速移動(dòng)通信中的首選。但是，基片集

2、成波導(dǎo)也具有一些限制其應(yīng)用的缺點(diǎn)：由于基片集成波導(dǎo)采用金屬線陣來(lái)實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)壁，存在一定的間隙，容易引起能量的泄漏，導(dǎo)致濾波器的帶外抑制性能變差，在寬帶情況下更為嚴(yán)重；基片集成波導(dǎo)多為矩形波導(dǎo)，其輸入輸出的位置相對(duì)固定，不能滿足移動(dòng)設(shè)備中復(fù)雜的安裝環(huán)境；基片集成波導(dǎo)實(shí)質(zhì)上是介質(zhì)填充的波導(dǎo)，介質(zhì)具有一定的損耗，導(dǎo)致諧振器 Q值降低，頻率越高濾波器帶內(nèi)衰減將越大；同時(shí)在基片上采用PCB和LTCC技術(shù)，公差的絕大部分都是在過(guò)孔的電鍍過(guò)程產(chǎn)生的，而

3、基片集成波導(dǎo)采用金屬過(guò)孔來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波器的波導(dǎo)壁和耦合結(jié)構(gòu)，加工的精度對(duì)器件的性能將直接產(chǎn)生影響。這些缺點(diǎn)極大地限制了基片集成波導(dǎo)的應(yīng)用與推廣。
　　為了推進(jìn)基片集成波導(dǎo)濾波器在無(wú)線通信中的使用，彌補(bǔ)基片集成波導(dǎo)的缺點(diǎn)，論文就如何提高基片集成波導(dǎo)微波濾波器性能進(jìn)行了研究。主要研究工作包括：
　　1、對(duì)基片集成波導(dǎo)衰減特性、三種常用的輸入輸出饋電方式：微帶、漸變線、開槽耦合以及其對(duì)應(yīng)的尺寸敏感度進(jìn)行了分析，得到了其相應(yīng)的傳輸特性和

4、尺寸容差特性。同時(shí)，對(duì)采用耦合諧振腔綜合寬帶濾波器理論進(jìn)行研究，為設(shè)計(jì)寬帶高性能濾波器打下基礎(chǔ)。
　　2、為了滿足如衛(wèi)星通信、移動(dòng)設(shè)備等通信系統(tǒng)和設(shè)備對(duì)系統(tǒng)集成結(jié)構(gòu)上的需求，論文對(duì)圓柱基片集成波導(dǎo)的特有電磁特性進(jìn)行分析，利用圓柱基片集成波導(dǎo)中圓對(duì)稱分布的TM01模，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了高安裝性能的寬帶濾波器，具有非常靈活的輸入輸出設(shè)置性能；對(duì)基片集成圓柱波導(dǎo)中特有的雙模工作模式進(jìn)行了分析，就如何選用級(jí)間耦合結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)雙模非對(duì)稱響應(yīng)濾波器進(jìn)行

5、了研究，得到了這類濾波器實(shí)現(xiàn)級(jí)間耦合的方法。
　　3、論文對(duì)如何改善基片集成波導(dǎo)濾波器的帶外抑制性能進(jìn)行了研究，提出了采用旁路耦合圓柱諧振腔在濾波器帶外產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)的方式來(lái)提高濾波器帶外抑制性能的方法：當(dāng)基片集成旁路耦合圓柱諧振腔高和半徑之比滿足：h/R<2.04時(shí)，圓柱諧振腔內(nèi)01TM成為唯一的工作模式，諧振腔諧振頻率只與半徑和高度相關(guān)，當(dāng)高度固定則可以用半徑來(lái)唯一控制諧振頻率，引入該旁路耦合圓柱諧振腔進(jìn)入濾波器的倒相器也具有頻

6、率獨(dú)立特性，因此，利用旁路耦合圓柱諧振腔在基片集成波導(dǎo)濾波器中任意位置便可設(shè)置傳輸零點(diǎn)。另外，論文還對(duì)基片集成半模波導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，利用大尺寸半?；刹▽?dǎo)中雙模旁路交叉耦合來(lái)產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種具有帶外傳輸零點(diǎn)的雙模大尺寸半模結(jié)構(gòu)濾波器，改善了該濾波器的上邊帶性能。
　　4、論文還對(duì)基片集成橢圓波導(dǎo)的電磁特性進(jìn)行了分析，利用基片集成橢圓波導(dǎo)的獨(dú)有特性：橢圓腔中不會(huì)因?yàn)闄M截面的輕微不連續(xù)和開口而產(chǎn)生模式分裂和極化旋轉(zhuǎn)，提出