小型化微波带通滤波器设计(2)
1.2 国内外研究现状 各种无线系统的产生使滤波器得到了很多关注。当新的毫米波技术应用推广和发展时，这种关注变得更加广泛。近来，提出了各种无线系统的应用，包括无线局域网，汽车雷达，智能运输系统和成像传感器。半导体产业数的增多使芯片能够在60GHz甚至更高频上工作[4]，这使得对高效滤波器的需求也不断增加。 矩形波导已被用于设计高性能滤波器。但是由于它的三维结构，它需要转换到平面集成电路。而且，在较低的毫米波频段，矩形波导结构往往是庞大的。针对此的解决方案是把矩形波导结构和微带基板合并在一起塑造了一个有很大发展空间的结构—基片集成波导(SIW)结构[35]。 由于基片集成波导(SIW)有着低成本和高容量的优点，它已经能够在微波毫米波频段代替矩形波导。自SIW 技术问世，许多带通滤波器也得到了发展。提出的各种滤波器形式也是为了进一步减小其占用面积[6]。 SIW 技术的起源和发展，最早可追溯到二十世纪，人们利用阵列金属通孔制备了陶瓷波导滤波器[7-8]。后来，日本学者提出一种由金属化阵列通孔组成代替金属壁的单层矩形介质波导[9-10]。二十世纪后，加拿大的吴教授团队提出了基片集成电路（Substrate Integrated Circuit；SIC）的观念。然后和国内位于南京的 985高校研究团队以及其它科研团队对基片集成波导的基本特性做了深入详细的研究，包括 SIW 的色散特性，导波特性，不连续性等[11-12]。目前，研究学者正集中研制和开发各种基于 SIW 技术的器件、电路，例如滤波器、定向耦合器、天线、功率放大器、功率分配器等。 然后， Grigoropoulos 等人提出了基板集成折叠波导(SIFW)，如图 1.1 所示。折叠波导是传统波导沿着 x 轴折叠后取x > 0的部分得到的表示传输��101模式的波导谐振腔，（b）的折叠波导同样传输��101模式但是占用面积仅为波导谐振腔的四分之一。洪伟教授提出的 HMSIW 结构深层次的改善了 SIW 尺寸的问题。
1.3 论文的研究内容及章节安排 由于构建新型小 型化带通滤 波器的需求，论文讨论了SIW 的基本原理和传输特性，还有滤波器小型 化的方法，以此为前提研究并给出了三种新型结构的 QMSIW 和 EMSIW 带通滤波器。论文主要内容安排如下： 第一章主要讨论了设计小型化滤波器的背景与影响。开题强调了微波滤波器在当今社会中的重要地位，以及研究SIW 滤 波 器的意义。其次，简单分析了SIW 滤 波器在海内外的发展情况，以及未来研究的巨大前景。 第二章介绍了滤 波器的基本理论。以滤波器的原理和分类为切入点，然后给出了其主要指标参数。并且介绍了滤波器响应的三种类型，主要针对其中的最平坦型和巴特沃斯滤波器给出了衰减函数，指出了各自的优缺点。因为滤波器一般都是由低通转变成其他类型，所以在第二节简单描写了由低通到带通的频率转换。 第三章介绍了SIW基本原理和传输特性。先介绍了SIW的结构及传输特性，又引出采用截取SIW 一半的方法可以生成HMSIW，能够达到滤波器小型化的目的。为第四章研究和设计更加小型化的QMSIW和EMSIW做铺垫。 第四章介绍了以QMSIW和EMSIW为基本结构的带通滤 波器。分别应用这两种结构提出了新颖的滤波器结构。并且通过HFSS软件仿真,结果验证了其可行性。 第五章是总结与展望。对本论文的内容进行了概括总结。