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