一種新型的SIW-DGS寬帶帶通濾波器
1 引言
近年來(lái)基片集成波導(dǎo)作為一種新的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用到了微波及毫米波電路中。基片集成波導(dǎo)具有與傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)相近的特性,諸如品質(zhì)因數(shù)高,易于設(shè)計(jì)等,同時(shí)也具有體積小,重量輕,易于加工和集成,造價(jià)低等傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)。
由電磁帶隙結(jié)構(gòu)EBG發(fā)展而來(lái)的DGS是在微帶、共面波導(dǎo)等傳輸線的接地金屬板上刻蝕周期或非周期的各種柵格結(jié)構(gòu),以改變電路襯底有效介電常數(shù)的分布,從而改變基于該介質(zhì)上傳輸線的分布電感和分布電容,獲得慢波特性和禁帶特性。DGS只需一個(gè)單元或少個(gè)周期結(jié)構(gòu)就可產(chǎn)生明顯的禁帶特性,占用電路面積小,結(jié)構(gòu)緊湊,等效電路易于分析。
本文將基片集成波導(dǎo)的高通傳輸特性和啞鈴型DGS周期結(jié)構(gòu)的低通傳輸特性結(jié)合,設(shè)計(jì)了一款新型的SIW-DGS寬帶帶通濾波器。通過(guò)設(shè)計(jì)和仿真,可以看出本文提出的SIW-DGS帶通濾波器具有較寬的帶寬,帶外抑制度較好。
2 SIW-DGS寬帶帶通濾波器設(shè)計(jì)原理
2.1 SIW的設(shè)計(jì)與仿真
基片集成波導(dǎo)(SIW)是在上下表面均為金屬層的介質(zhì)基片中相隔一定距離打兩排金屬通孔所形成的類矩形波導(dǎo)的導(dǎo)波結(jié)構(gòu) 。 圖1是設(shè)計(jì)中廣泛采用的基于金屬通孔陣列的SIW的幾何結(jié)構(gòu)圖。合理地選擇孔的尺寸和相鄰孔的距離,就可以使得電磁波在上下金屬面和兩排通孔之間傳播,其傳播特性與矩形波導(dǎo)類似。
圖1 基片集成波導(dǎo)-微帶線轉(zhuǎn)換器
文獻(xiàn)6提出了一種新的SIW結(jié)構(gòu),如圖2所示,它用周期排列的金屬凹槽陣列代替了金屬通孔陣列。這種新的結(jié)構(gòu)能更有效地減少由縫隙泄露所引起的能量損耗;而且,只要金屬凹槽的排列周期s足夠小,就可將其等效為寬邊尺寸近似等于兩排槽內(nèi)壁之間距離a的矩形波導(dǎo),這樣的等效關(guān)系更為直接,設(shè)計(jì)更加方便。
圖2 新型SIW-微帶線轉(zhuǎn)換器
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