X波段基片集成波導(dǎo)帶通濾波器的設(shè)計(jì)

2 設(shè)計(jì)實(shí)例
2.1 基片集成波導(dǎo)與微帶過(guò)渡的設(shè)計(jì)
測(cè)試基片集成波導(dǎo)器件既不能利用傳統(tǒng)測(cè)試金屬波導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)裝置，也不能利用測(cè)試微波毫米波平面電路的實(shí)驗(yàn)裝置。文中利用基片集成波導(dǎo)易與其他微波平面電路集成的特點(diǎn)，采用微帶漸進(jìn)線，如圖2所示，實(shí)現(xiàn)基片集成波導(dǎo)與50 Ω微帶線的過(guò)渡，通過(guò)50 Ω微帶線實(shí)現(xiàn)對(duì)基片集成波導(dǎo)濾波器的測(cè)試。經(jīng)HFSS 10仿真優(yōu)化后，得到如下的過(guò)渡尺寸：l=4 mm，w=0．64 mm，d=1．8 mm。

2．2 基片集成波導(dǎo)濾波器的設(shè)計(jì)
文中設(shè)計(jì)的基片集成波導(dǎo)帶通濾波器參數(shù)如下：濾波器的中心頻率是9．5 GHz，通帶9．1~9．9 GHz(相對(duì)帶寬8．42％)，通帶內(nèi)允許有0．5 dB的波紋，阻帶頻率分別是8．3 GHz和10．7 GHz，阻帶上的最小衰減是40 dB。該濾波器采用9階切比雪夫并聯(lián)電感耦合波導(dǎo)濾波器結(jié)構(gòu)，介質(zhì)基片選用高介電常數(shù)基片CER_10(介電常數(shù)是9．5，厚度是0．63 mm)。選用高介電常數(shù)基片一方面可以有效地減小基片集成波導(dǎo)濾波器的尺寸，另一方面由于高介電常數(shù)基片的損耗正切相對(duì)較大，也會(huì)增加基片集成波導(dǎo)濾波器的插入損耗。
X波段基片集成波導(dǎo)濾波器尺寸如下：

2．3 仿真分析
運(yùn)用HFSS 10仿真，結(jié)果如圖3所示。

由仿真結(jié)果可知，該濾波器的中心頻率是9．5 GHz，帶寬是1 GHz，通帶內(nèi)插入損耗是1．9 dB，回波損耗一20 dB。在阻帶頻率是8．3 GHz和10．7 GHz的阻帶上，阻帶衰減>50 dB。
利用惠普8510矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測(cè)試，實(shí)測(cè)結(jié)果，如圖4所示。由實(shí)測(cè)結(jié)果可知，該濾波器的中心頻率是9．58 GHz，帶寬是800 MHz，通帶內(nèi)插入損耗是3．8 dB，紋波是0．2 dB，回波損耗一15 dB，在阻帶頻率是8．3 GHz和10．7 GHz的地方，阻帶衰減>44 dB。實(shí)測(cè)插入損耗偏高是因?yàn)閷?shí)測(cè)插入損耗除了濾波器本身的損耗外還包括一對(duì)SMA接頭的損耗和微帶漸變線過(guò)渡的損耗。實(shí)測(cè)中心頻率向高頻段漂移了80 MHz，帶寬減小了200 MHz，主要是由基片的介電常數(shù)不穩(wěn)定造成的。在頻率是14 GHz的地方出現(xiàn)寄生通帶是基片集成波導(dǎo)中的高次模相互作用的結(jié)果，可以通過(guò)調(diào)整諧振器的長(zhǎng)度使寄生通帶遠(yuǎn)離濾波器通帶。加工實(shí)物，如圖5所示。

3 結(jié)束語(yǔ)
文中利用基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并制作出了一種x波段中心頻率是9．58 GHz、相對(duì)帶寬是8．35％的9階切比雪夫并聯(lián)電感耦合波導(dǎo)帶通濾波器。該濾波器在9．18~9．98 GHz的通帶范圍內(nèi)表現(xiàn)出了良好的性能。要想獲得更理想的結(jié)果，除了保證仿真模型和測(cè)試方法的準(zhǔn)確外，更需要進(jìn)一步提高加工精度，減小加工誤差。