新SIW方形腔体双膜滤波器的设计

滤波器是我们大家都熟悉的一个常用设备，无线通信，军事，科技等领域到处都有滤波器的身影。随着科技的发展，对滤波器的要求也越发的提高了起来，传统的滤波器已经很难满足需求，小编今天就带来这样一款高端大气上档次的滤波器，请大家尽情的享用吧！
根据多模激励的单腔体谐振器原理以及基片集成波导(SIW)高Q值、低损耗、大功率容量的特点，提出了一种新的SIW方形腔体双膜滤波器的设计方法。该方法 通过在SIW腔体两个对称角上切角作为微扰来使简并模式分离并产生耦合，从而形成了中心频率在 4．95GHz的窄带带通滤波器，并最终采用直接过渡方式实现了SIW到微带的转换。

SIW的双膜谐振器具有一对简并模式，可以通过对谐振器加入微扰单元来使这两个简并模式分离，因此，经过扰动后的谐振器可以看作一个双调谐电路。分离的 简并模式产生耦合后，会产生两个极点和一个零点。所以，双膜滤波器在减小尺寸的同时，也增加了阻带衰减。而且还可以实现较窄的百分比带宽。可是，双膜滤波 器又有功率损耗高、插入损耗大的缺点。为此，本文提出了一种新型SIW腔体双膜滤波器的设计方法。

该SIW的大功率容量、低插入损耗特性正好可以对双膜滤波器的固有缺点起到补偿作用。而且输入／输出采用直接过渡的转换结构，也减少了耦合缝隙的损耗。l 双膜谐振原理及频率调节

SIW是一类新型的人工集成波导，它是通过在平面电路的介质层中嵌入两排金属化孔构成的，这两排金属化孔构成了波导的窄壁，图1所示是基片集成波导的结 构示意图。这类平面波导不仅容易与微波集成电路(MIC)以及单片微波集成电路(MMIC)集成，而且，SIW还继承了传统矩形波导的品质因数高、辐射损 耗小、便于设计等优点。1．基片集成波导谐振腔

1．一般情况下，两个电路的振荡频率越接近，这两个电路之间的能量转换需要的耦合就越小。由于谐振腔中的无数多个模式中存在着正交关系，故要让这些模式耦合 发生能量交换，必须对理想的结构加扰动。但是，为了保持场结构的原有形式，这个扰动要很小。所以，本文选择了SIW的简并主模TE102和 TE201，它们的电场分布图如图2所示。因为TM和TEmn(n10)不能够在SIW中传输。因此，一方面可以保证在小扰动时就可以实现耦合，同时也可 以保证场的原有结构。2 双膜滤波器的实现与仿真

图4所示是双膜SIW腔体带通滤波器的结构示意 图。在谐振腔的对角线上挖去两个相同的立方体，输入／输出采用直接过渡的转换结构。滤波器选用 Rogers RO3010作为介质基板，其相对介电常数εr=10．2，损耗角正切tan d为0．0035,谐振腔长度a为21．5 mm，宽b为21．5 mm，高h为0．5mm,切去的立方体边长cw为2．2 mm,中心馈线的宽度tw为0．72 mm。输入／输出采用无缝耦合的直接转换结构，这样可减少输入／输出结构的耦合损耗。

3 仿真结果分析

仿真可采用电磁仿真商业软件HFSS来完成。通过仿真介质谐振腔滤波器(滤波器源型)可以发现，不同的耦合输入／输出窗口宽度影响着滤波器中心频率的位 置，同时也影响耦合强度和带内插入损耗。从图5中看出，随着耦合窗宽度的增大，滤波器的中心频率会上移，耦合减弱，带内插入损耗变大，也就是滤波器的匹配性能变差。

4 结束语

可以看出，通过应用SIW技术可以设计出具有良好性能的双膜窄带带通滤波器。其原理简单、尺寸小、重量轻、带内插损小、阻带衰减性能好,并且采用直接过渡的转换结构，从而减少了耦合输入／输出损耗。相信会在许多地方有非常广阔的前景。