資料介紹
1 引言
互補型開口諧振環(huán)(CSRR)是一種通過在導體上蝕刻環(huán)狀開口槽來產(chǎn)生負有效介電常數(shù)的結(jié)構(gòu),在其諧振頻率附近會出現(xiàn)非常陡峭的阻帶傳輸特性?;刹▽В⊿IW)是一種近年來廣受關(guān)注的新型傳輸線結(jié)構(gòu),它具有和填充了介質(zhì)的矩形波導類似的傳輸特性,并且可以集成在薄介質(zhì)基片上,方便的和其它平面微波器件相連,并且能用標準PCB工藝實現(xiàn)。SIW的寬度由工作頻段直接決定,這使其尺寸在較低的微波頻段仍然顯得偏大。文獻中報道的半?;刹▽В℉MSIW)對SIW做了進一步改進,在保留SIW的傳輸特性的同時將尺寸縮減了近50%。
本文將CSRR技術(shù)應(yīng)用于HMSIW中,綜合利用兩者的傳輸特性提出了一種結(jié)構(gòu)緊湊的窄帶帶通濾波器,并給出相應(yīng)的設(shè)計過程和仿真與測試結(jié)果。實現(xiàn)的濾波器工作在K波段,通帶中心頻率為20GHz,相對帶寬為6.2%。
圖1 基于CSRR的HMSIW帶通濾波器結(jié)構(gòu)
2 設(shè)計與仿真
本文中的HMSIW濾波器采用了圖1所示的結(jié)構(gòu)。一個CSRR結(jié)構(gòu)可以由軸向的電場激勵,其被激勵時的等效模型類似于一個電偶極子。文獻中將CSRR蝕刻于SIW的上金屬表面,使其可以被SIW中傳播的TE10模激勵??紤]到HMSIW中傳播的是TE0.5,1波,它和SIW以及矩形波導具有類似的內(nèi)部電場分布,所以我們將CSRR蝕刻于HMSIW的上表面,將開口縫隙沿HMSIW的縱向擺放,以保證其在HMSIW上被正確的激勵,其細節(jié)如圖2所示。
圖2 蝕刻于HMSIW上金屬表面的CSRR
整個設(shè)計過程大致可以分為兩步:首先,根據(jù)濾波器預(yù)定設(shè)計指標中的下邊帶位置確定HMSIW的寬度(W_1),這個寬度值應(yīng)該使對應(yīng)的HMSIW的截止頻率位于所設(shè)計濾波器的-3 dB帶寬之外,以保證濾波器的通帶響應(yīng)不會被HMSIW所截止。這樣就能利用HMSIW的高通特性構(gòu)成濾波器的下邊帶。具體的計算可以根據(jù)公式
互補型開口諧振環(huán)(CSRR)是一種通過在導體上蝕刻環(huán)狀開口槽來產(chǎn)生負有效介電常數(shù)的結(jié)構(gòu),在其諧振頻率附近會出現(xiàn)非常陡峭的阻帶傳輸特性?;刹▽В⊿IW)是一種近年來廣受關(guān)注的新型傳輸線結(jié)構(gòu),它具有和填充了介質(zhì)的矩形波導類似的傳輸特性,并且可以集成在薄介質(zhì)基片上,方便的和其它平面微波器件相連,并且能用標準PCB工藝實現(xiàn)。SIW的寬度由工作頻段直接決定,這使其尺寸在較低的微波頻段仍然顯得偏大。文獻中報道的半?;刹▽В℉MSIW)對SIW做了進一步改進,在保留SIW的傳輸特性的同時將尺寸縮減了近50%。
本文將CSRR技術(shù)應(yīng)用于HMSIW中,綜合利用兩者的傳輸特性提出了一種結(jié)構(gòu)緊湊的窄帶帶通濾波器,并給出相應(yīng)的設(shè)計過程和仿真與測試結(jié)果。實現(xiàn)的濾波器工作在K波段,通帶中心頻率為20GHz,相對帶寬為6.2%。
圖1 基于CSRR的HMSIW帶通濾波器結(jié)構(gòu)
2 設(shè)計與仿真
本文中的HMSIW濾波器采用了圖1所示的結(jié)構(gòu)。一個CSRR結(jié)構(gòu)可以由軸向的電場激勵,其被激勵時的等效模型類似于一個電偶極子。文獻中將CSRR蝕刻于SIW的上金屬表面,使其可以被SIW中傳播的TE10模激勵??紤]到HMSIW中傳播的是TE0.5,1波,它和SIW以及矩形波導具有類似的內(nèi)部電場分布,所以我們將CSRR蝕刻于HMSIW的上表面,將開口縫隙沿HMSIW的縱向擺放,以保證其在HMSIW上被正確的激勵,其細節(jié)如圖2所示。
圖2 蝕刻于HMSIW上金屬表面的CSRR
整個設(shè)計過程大致可以分為兩步:首先,根據(jù)濾波器預(yù)定設(shè)計指標中的下邊帶位置確定HMSIW的寬度(W_1),這個寬度值應(yīng)該使對應(yīng)的HMSIW的截止頻率位于所設(shè)計濾波器的-3 dB帶寬之外,以保證濾波器的通帶響應(yīng)不會被HMSIW所截止。這樣就能利用HMSIW的高通特性構(gòu)成濾波器的下邊帶。具體的計算可以根據(jù)公式
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