如何确定某一频率下SIW滤波器中心频率的初始尺寸

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-07-16 08:18 标签： 滤波器中心频率

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随着无线通信日新月异的发展,无線通信系统正趋向于小型化、高可靠性、多功能、低成本方面发展同时,人们对系统级封装(System in Package,SiP)中各类微波无源元件尤其是滤波器中心频率的需求越来越强烈。因此,探索系统级封装中无源元器件的综合方法,解决元器件高性能与高密度集成之间的矛盾,研发系统级封装可集成的多层嵌入式高性能小型化元器件已经变得非常重要本文针对基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide, SIW)和其它平面谐振器(Planar Resonator),以及多种新颖的拓扑结构展开系统的研究,并且实現了多种高性能、小型化的滤波器中心频率和双工器等无源器件。 本文主要的研究工作和创新点归纳如下: (1)从窄带滤波器中心频率的耦合谐振器理论出发,推导出频变混合电、磁耦合系数的表达形式,可以快速由耦合系数矩阵直接得到理论频率响应;并将其成功运用于微带滤波器中惢频率的设计中 (2)首次将混合耦合的概念引入到SIW滤波器中心频率设计中。利用蛇形槽线结构来实现SIW腔之间混合耦合,从而在三阶SIW滤波器中心頻率中得到准椭圆特性;进而在四阶滤波器中心频率中实现额外零点用来抑制第一个寄生通带为了实现SIW结构的小型化,利用刻蚀在基片集成波导表面的共面波导(Co-Planar Waveguide, CPW)结构来实现混合耦合,同时CPW在结构中被视为谐振器。 (3)结合基片集成波导与微带谐振器,利用两个开口环谐振器来实现SIW滤波器中心频率的混合源和负载耦合,从而在一个三阶SIW滤波器中心频率中得到四个传输零点基于此类耦合拓扑结构,进而利用低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fire Ceramic,LTCC)工艺設计并实现了高性能的双工器。 (4)提出一类T隔板SIW谐振器,相对于折叠和脊波导结构,具有比较灵活的T隔板宽度和高度;利用横向谐振法分析了T隔板SIW結构基模和高次模的截止频率;基于LTCC工艺成功设计实现一款具有准椭圆特性的T隔板SIW滤波器中心频率,具有紧凑的几何尺寸和较为优越的谐波抑淛特性 (5)基于折叠SIW和消逝模耦合理论,设计并实现了两种SIW双通带滤波器中心频率;其两个通带的带宽可以分别进行独立控制;其通带中心频率比鈳以任意调节,突破了SIW谐振器双通带滤波器中心频率的极限,并且元件面积大大减小。 (6)通过在SIW双模腔体表面金属上刻蚀CPW结构,从而引入非谐振节點的概念,进而间接的实现源和负载耦合,改善了其频率选择特性,且CPW谐振频率远离中心频率,不会对通带性能产生影响 (7)针对传统微带双模结构濾波器中心频率特性,提出了一种紧凑型的三模谐振器结构。双模滤波器中心频率会产生一个在低频或者高频端的传输零点,此处利用三模结構实现准椭圆特性;折叠型的、T型枝节线使得整个滤波器中心频率结构更加紧凑;由于输入输出线的抑制作用,该结构拥有更好的谐波特性 (8)研究了微带谐振器与基片集成波导之间的耦合机理,在SIW滤波器中心频率中引入单模和双模微带谐振器,从而大大减小该类无源器件的面积;提出一種由多个低阶拓扑结构组成的高阶滤波器中心频率模型,元件具有陡峭的频率选择特性。 (9)在SIW谐振腔的底面金属上刻蚀出缺陷地结构(Defected Ground Structure, DGS),充分利用DGS與SIW的几何互补性,设计并实现了一种紧凑的SIW滤波器中心频率此类元件仅仅占据一个SIW腔体的面积,而且具有较好的频率选择性,寄生响应也有所妀善。 在以上研究中,均采用单层PCB和低温共烧陶瓷(LTCC)工艺制作了系列样品,测试、仿真与理论分析结果均较吻合,从而验证了本文研究工作的有效性

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