基于基片集成波导和阶梯阻抗谐振器的滤波器研究与设计

摘要

滤波器是现代射频微波通信与雷达系统中不可或缺的关键器件，它是微波毫米波电路领域中非常重要的研究方向。基于基片集成波导技术设计的滤波器具有集成度高、功率容量大、结构紧凑、重量轻便、易于加工且成本低等特点，因此它正不断成为微波毫米波电路领域研究的新热点。阶梯阻抗谐振器具有设计结构灵活和设计参数自由度高的特点，它能在不减小谐振器无载品质因数的情况下缩小其长度尺寸，而且它还可以通过调整结构参数在确定谐振频率的同时对其杂散寄生频率响应进行控制。所以，阶梯阻抗谐振器是实现滤波器小型化和高性能化设计的有效方法。本文主要采用基片集成波导和阶梯阻抗谐振器两种方法对滤波器进行研究与设计，其中主要工作与研究成果为：
　　第一，以微波滤波器设计理论为基础并结合基片集成波导技术，采用感性金属窗结构，设计一种Ka波段四阶交叉耦合的基片集成波导带通滤波器。通过实物加工与测试对设计理论与设计方法进行验证，结果表明实物测试与全波电磁仿真结果基本吻合。
　　第二，将基片集成波导技术与双模谐振理论综合，采用单腔双模和双腔双模两种结构，设计 X波段基片集成波导双模带通滤波器，并通过加载具有陷波带隙特性的二阶缺陷接地开口谐振环（SRR DGS）结构，对双模滤波器的寄生杂散频率响应实现衰减抑制，实物测试与全波仿真结果基本一致。
　　第三，基于阶梯阻抗谐振器结构提出并设计一种结构新颖应用于WLANs的双频带带通滤波器，中心频率为2.45/5.2 GHz，并采用零度馈电结构在两通带两侧分别产生一对传输零点。实物测试与全波仿真结果基本吻合，本文设计的双频带滤波器具有结构紧凑、设计自由度高、频率选择和带外衰减特性好的特点。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2基片集成波导技术的研究现状

1.3阶梯阻抗谐振器的研究现状

1.4本文主要研究内容与结构安排

第二章 微波滤波器设计的理论基础

2.1微波滤波器主要类型与设计参数

2.2微波滤波器网络综合理论

2.3耦合系数与外部品质因数的提取

2.4本章小结

第三章 Ka波段基片集成波导带通滤波器设计

3.1基片集成波导理论分析

3.2基片集成波导与微带线的过渡转换

3.3基片集成波导带通滤波器设计

3.4实物测试与结果分析

3.5本章小结

第四章 X波段基片集成波导双模滤波器设计

4.1基片集成波导双模滤波器设计理论

4.2基片集成波导双模带通滤波器设计

4.3双模滤波器加载SRR DGS结构抑制寄生通带

4.4实物测试与结果分析

4.5本章小结

第五章 基于阶梯阻抗谐振器的双频带滤波器设计

5.1阶梯阻抗谐振器的设计基础

5.2零度馈电结构的理论与设计

5.3双频带滤波器设计

5.4实物测试与结果分析

5.5本章小结

第六章 结论和展望

6.1研究总结

6.2前景展望

致谢

参考文献