基片集成波导带通滤波器设计与分析

"本文主要探讨了X波段基片集成波导（SIW）带通滤波器的设计方法，对比了传统金属波导和微带线的优缺点，并介绍了SIW结构的优势。文章还深入讨论了基片集成波导的理论基础，包括其结构和传输特性，以及如何通过等效矩形金属波导模型进行分析。设计方法包括选择低通原型、计算阻抗变换器阻抗、确定电感膜片尺寸、计算谐振器长度和设计电感膜片尺寸。最后，文章提供了一个设计实例，涉及到SIW与微带过渡的设计。" 在微波和毫米波领域，传统的金属波导因其低损耗、高功率容量和高品质因数而被广泛使用，但集成困难和高昂的成本成为其局限。相反，微带传输线虽然易于制造，但其传输损耗大、品质因数低，限制了其性能表现。基片集成波导（SIW）作为一种新型导波结构，弥补了这两者的不足，具备低损耗、低辐射和高Q值的特点，使得在微波毫米波电路中设计高性能滤波器、功率分配器、耦合器和天线成为可能。 理论基础部分阐述了SIW的结构，即由两排金属化通孔构成的矩形区域，电磁波在其内部以类似介质填充矩形波导的方式传播。研究者通过等效分析和全波分析方法揭示了SIW与矩形金属波导之间的等效关系，为设计提供了理论支持。文中引用了W.CHE和L.Yan的工作，他们提出了将普通矩形金属波导与SIW相互转化的经验方程，这对于设计过程至关重要。 设计方法上，首先选用TE10模作为单一传输模式，并选择低通原型进行转换。接着，计算出各阻抗变换器的阻抗，再确定电感膜片尺寸和谐振器长度。各并联电感耦合波导滤波器的耦合程度由电感膜片的感抗控制，而膜片尺寸则通过耦合膜片的感抗和矩形波导膜片电感加载关系曲线确定。最后，利用等效关系将金属波导的设计参数转换为适用于SIW结构的尺寸。 设计实例部分则涉及了SIW与微带过渡的设计，这是实际应用中连接不同传输结构的关键环节，确保了不同组件之间的有效通信。 这篇文章详细介绍了X波段基片集成波导带通滤波器的设计原理和步骤，强调了SIW技术在微波毫米波电路集成中的优势，对于理解并应用这种技术具有很高的指导价值。设计者可以依据这些理论和方法，设计出满足特定需求的高效滤波器，提高系统性能。