提出一種基于半模基片集成波導(dǎo)和缺陷地結(jié)構(gòu)的新型寬帶帶通濾波器，蔣半?；刹▽?dǎo)的高通特性與改進(jìn)的啞鈴形缺陷地結(jié)構(gòu)的低通特性結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了一種寬帶小型化的帶通濾波器。仿真與測試結(jié)果表明，該濾波器中心頻率為5．3 GHz，相對帶寬為53％，通帶范圍內(nèi)插入損耗小于1．6 dB。該濾波器具有寬帶小型化，容易集成等優(yōu)點(diǎn)。

0 引言

近年來，基片集成波導(dǎo)(SIW)在微波及毫米波電路設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用?；刹▽?dǎo)具有品質(zhì)因數(shù)高，功率容量大，易于集成，成本低等優(yōu)點(diǎn)。然而，在有的應(yīng)用場合，SIW的體積仍然比較大；為進(jìn)一步地縮小尺寸，一種小型化結(jié)構(gòu)“半?；刹▽?dǎo)”被提出來。半?；刹▽?dǎo)(HMSIW)具有與SIW相似的傳輸和截止特性，而且尺寸減小了1／2，結(jié)構(gòu)更加緊湊。

缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS)是在微帶線的接地金屬板上刻蝕周期或非周期的柵格結(jié)構(gòu)，改變傳輸線的分布電感和分布電容，獲得帶阻特性和慢波特性等。啞鈴型DGS結(jié)構(gòu)簡單，已被廣泛地應(yīng)用在低通濾波器的設(shè)計(jì)中。

本文將具有高通傳輸特性的HMSIW與具有低通特性的改進(jìn)的周期性啞鈴形DGS結(jié)構(gòu)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的寬帶帶通濾波器。

1 寬帶帶通濾波器的設(shè)計(jì)

1．1 半?；刹▽?dǎo)

將SIW沿中心面切開，得到的1／2結(jié)構(gòu)就是HMSIW，切開的面可近似等效為理想磁壁。HMSIW的寬度大約是SIW的1／2，但它具有和SIW相似的傳播和截止特性。HMSIW的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中d是金屬化通孔的直徑，p是相鄰金屬化孔的距離，Wh是HMSIW的寬度，錐形過渡線的寬度和長度分別是Wt和Lt，輸入輸出的微帶線寬度和長度分別是W0和L01。

合理選擇金屬孔的大小和間距，SIW可以等效為介質(zhì)填充的矩形波導(dǎo)。根據(jù)要求的截止頻率3．7 GHz，可以由式(1)計(jì)算出SIW的寬度WSIW =25．2 mm，HMSIW的寬度Wh大約是對應(yīng)的WSIW的1／2。

錐形過渡線的寬度Wt和長度Lt最佳尺寸需要經(jīng)過全波仿真和優(yōu)化來確定，以實(shí)現(xiàn)更寬的工作帶寬和更小的損耗。HMSIW的傳輸特性曲線如圖2所示。在4．1～8．9 GHz的范圍內(nèi)反射損耗小于-10 dB，由此可見，HMSIW具有較好的高通傳輸特性。

1．2 改進(jìn)的啞鈴形DGS結(jié)構(gòu)

如圖3所示，改進(jìn)的DGS結(jié)構(gòu)是將傳統(tǒng)的啞鈴型DGS中間的矩形縫隙偏移到了上、下兩個(gè)矩形的一端，而且采用微帶線補(bǔ)償?shù)姆绞礁纳艱GS低通濾波器的帶內(nèi)特性。

如圖4所示，改進(jìn)的DGS結(jié)構(gòu)的帶內(nèi)波紋特性得到了改善，帶內(nèi)反射損耗減小，由圖5可知，導(dǎo)帶寬度Wc主要影響DGS低通濾波器的通帶特性，對阻帶特性影響較小。而且隨著其值的不斷 增加，通帶內(nèi)的波紋越來越小，通帶特性越來越好；其次，對阻帶衰減極點(diǎn)的影響可忽略不計(jì)。

實(shí)現(xiàn)寬帶小型化的HMSIW寬帶帶通濾波器案例分析