基于扇形基片集成波导的三频带通滤波器设计

张 胜,刘 硕，谢振江

(中国矿业大学 信息与控制工程学院,江苏 徐州 221116)

0 引言

随着现代无线通信技术的发展，多频带通滤波器等微波器件发挥着日益重要的作用。基片集成波导(SIW)因具有低损耗、高品质因数、易集成等优点而广泛应用于微波电路中[1-3]。因此，在SIW腔体中实现多频是目前滤波器领域研究的重点。一般多频SIW滤波器是通过多模耦合的方式来实现，原理、结构简单但器件尺寸过大[4]。采用叠层结构可减小滤波器的平面尺寸，但设计效果不理想[5]。微扰技术可以改变谐振器的场分布与谐振频率，被应用在多频SIW滤波器设计中,但这种方法仅通过两孔扰动，谐振器的谐振频率改变幅度有限，使带外抑制特性较差[6]。为兼顾滤波器通带性能和频率选择性，在60°扇形基片集成波导谐振器(FSSIWR)中加载一排金属通孔进行扰动，改变其谐振频率。与传统微扰技术不同，这种扰动方法会使谐振频率向高频大幅偏移，称为强扰。在强扰方法的基础上，利用60°FSSIWR设计了一款三频带通滤波器。通过分别刻蚀互补开口环谐振器(CSRRs)和加载源-负载耦合结构，在3个通带外共产生9个传输零点(TZs)，提高了滤波器的带外抑制特性[7-10]。该滤波器3个通带的带内回波损耗分别低于20.85 dB、20.29 dB、20.76 dB，最小插入损耗分别为2.01 dB、1.75 dB、1.69 dB，仿真结果与测试结果基本一致。

1 60°FSSIWR分析

图1(a)为60°FSSIWR无扰动时的模型结构。采用的介质基片为Rogers RT/Duroid 6006(相对介电常数r=6.15，厚度h=0.635 mm，损耗角正切值tanδ=0.001 9)，谐振器的谐振频率由边长L决定。传统的微扰结构如图1(b)所示，在谐振器顶部与底部各加载一个金属通孔，会使其谐振频率向高频小幅偏移，金属通孔间距为L1。……