衬底集成波导毫米波滤波器的研究

摘要

由于无线通信的运用越来越广泛，微波元器件也朝着小型化，高频化，集成化的方向发展。衬底集成波导(SIW)是一种新型的平面传输结构，它兼顾传统矩形波导和平面微带线结构的双重优点。随着其理论的成熟，其实际运用也越来越广泛。本文是基于衬底集成波导，对毫米波带通滤波器和微波双工器进行研究与设计。
　　本文首先描述了该论文的研究背景及其意义，了解了微波毫米波频段对现代通信技术的重要性;对微波频段进行划分以及对频段对应频谱具有的特点进行了简单介绍;对微波毫米波、滤波器以及双工器的历史发展进行介绍。通过引用现在最新的科研成果对微波毫米波滤波器以及双工器的研究现状进行了描述。
　　然后介绍了滤波器的相关理论知识，介绍了滤波器的分类以及滤波器的相关技术指标，通过对几类归一化低通滤波器原型的介绍，以及低通原型到高通，带通，带阻的频率变换，着重介绍了低通到带通的频率变换，对滤波器谐振腔之间的耦合进行分析，了解了耦合系数以及耦合的方式。通过以上的分析，对滤波器的相关理论知识有了基础而又全面的了解。
　　随后，详细介绍SIW的相关知识以及SIW毫米波滤波器的设计，先介绍了矩形波导和SIW的相关知识，通过查阅资料了解了矩形波导与SIW之间等效的前提条件以及等效公式。在结构上介绍了SIW与外部平面结构之间的过渡，通过实验得到通孔半径，谐振腔以及通孔之间的间距对谐振频率的影响，以及零点的添加。最后完成了V波段毫米波SIW滤波器的设计，其通带频率为61GHz-66GHz，体积为2.64mm×2.64mm×0.24mm以及W波段毫米波SIW滤波器的设计，其通带频率为95GHz-104GHz，其体积为3.4mm×1.36mm×0.134mm。
　　最后，主要详细介绍双工器的相关知识以及SIW的微波双工器的设计，先介绍了双工器的基本知识，包括双工器的分类和滤波器的设计方案，其主要是全互补双工器以及带通滤波器的串并联。在完成微波双工器的设计时采用带通滤波器的并联方案，先完成两个频段不同的带通滤波器的设计，然后将两个滤波器在输入端进行并联，完成最终的设计。最终设计的双工器通带频率为7.6GHz-7.8GHz和8.15GHz-8.35GHz，体积为47.64mm×62mm×0.807mm。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及其意义

1．2 国内外研究历史和发展现状

1．3 本文的主要工作和章节安排

2 滤波器的基本理论

2．1 滤波器的概述

2．1．1 微波滤波器的种类

2．1．2 微波滤波器的技术参数

2．2 微波毫米波低通滤波器的基础理论

2．2．1 滤波器的原理

2．2．2 低通原型滤波器

2．3 频率变换

2．3．1 低通到高通的频率变换

2．3．2 低通到带阻的频率变换

2．3．3 低通到带通的频率变换

2．4 耦合系数

2．4．1 定义

2．4．2 耦合方式

2．5 本章小结

3 SIW滤波器的研究与设计

3．1 引言

3．2 衬底集成波导SIW的基础理论

3．2．1 矩形波导的基础理论

3．2．2 村底集成波导SIW的基础理论

3．2．3 SIW的长(宽)度与RW长(宽)度之间的等效

3．2．4 SIW谐振腔的场分布

3．2．5 SIW的参数对谐振频率的影响

3．3 SIW结构与外部平面电路的过渡

3．4 谐振腔耦合的分析

3．5 V波段毫米波滤波器的设计

3．5．1 V波段毫米波滤波器的设计指标

3．5．2 V波段毫米波SIW滤波器的初步实现

3．5．3 V波段毫米波SIW滤波器的改进实现

3．5．4 V波段毫米波SIW滤波器的最终实现

3．6 W波段毫米波滤波器的设计

3．7 本章小结

4 双工器的研究与设计

4．1 双工器的概述

4．2 双工器的设计理论

4．2．1 全互补双工器

4．2．2 带通滤波器的串并联运用

4．3 双工器的设计实例

4．3．1 滤波器的结构图

4．3．2 双工器的设计

4．4 本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间申请国家发明专利

攻读硕士学位期间参加科研项目情况

获奖情况