刘维红,宋维勇,穆 林

(西安邮电大学电子工程学院,陕西 西安 710121)

随着微波通信系统小型化、高性能需求的迅速发展,作为核心器件的微波滤波器如何减小体积和提高滤波器电学特性,日益成为工程技术人员关注的焦点之一。基片集成波导(SIW)滤波器具有低损耗、低成本、低剖面等优点[1],被广泛应用于微波滤波器的设计。

为了进一步减小微波滤波器体积,2007 年,洪伟等[2]首次提出半模基片集成波导(HMSIW)结构,并设计制作了HMSIW 滤波器,使得滤波器尺寸在原有的基础上减小了50%;2017 年,李明康等[3]对多模基片集成波导进行了研究,在不增加尺寸的情况下设计了多款小型化多模带通滤波器;2018 年,Nguyen 等[4]提出了空气隙填充基片集成波导(Slab Air Filled Substrate Integrated Waveguide,SAFSIW)结构,该结构在波导内部引入了空气介质,相较于传统SIW 结构降低了电磁波的传输损耗;2020 年,Nguyen 等[5]基于对SAFSIW 的研究,设计了一款低损耗三阶带通滤波器。

本文基于半模空气隙填充基片集成波导(Half Mode Slab Air Filled Substrate Integrated Waveguide,HMSAFSIW)结构优异的传输特性,利用一腔多模理论[6-7],通过加载金属化通孔以及径向槽实现对本征模谐振点的调节。通过引入空气隙,降低了谐振腔内部的损耗,在不增加尺寸的情况下设计了一款损耗较低的二阶宽阻带带通滤波器[8],并进行了实物制作和测试。

1 圆形HMSAFSIW 结构的设计与分析

本设计使用的基板材料为日本松下公司的双面覆铜LCP 柔性基板(R-F705S 42EC-M),板材相对介电常数为2.9,损耗角正切tanδ=0.0025。圆 形HMSAFSIW 谐振腔的结构如图1 所示,该谐振腔是一个半圆形结构,由一个圆形SIW 对称切割而来,谐振腔中芯板厚度为0.1 mm,金属化通孔沿半圆的圆周分布,上下两面由厚度为0.018 mm 的铜箔覆盖,实现电磁波的屏蔽。……