一種新型的SIW-DGS寬帶帶通濾波器

1 引言

近年來基片集成波導作為一種新的導波結構被廣泛應用到了微波及毫米波電路中。基片集成波導具有與傳統矩形波導相近的特性，諸如品質因數高，易于設計等，同時也具有體積小，重量輕，易于加工和集成，造價低等傳統矩形波導沒有的優點。

由電磁帶隙結構EBG發展而來的DGS是在微帶、共面波導等傳輸線的接地金屬板上刻蝕周期或非周期的各種柵格結構，以改變電路襯底有效介電常數的分布，從而改變基于該介質上傳輸線的分布電感和分布電容，獲得慢波特性和禁帶特性。DGS只需一個單元或少個周期結構就可產生明顯的禁帶特性，占用電路面積小，結構緊湊，等效電路易于分析。

本文將基片集成波導的高通傳輸特性和啞鈴型DGS周期結構的低通傳輸特性結合，設計了一款新型的SIW-DGS寬帶帶通濾波器。通過設計和仿真，可以看出本文提出的SIW-DGS帶通濾波器具有較寬的帶寬，帶外抑制度較好。

2 SIW-DGS寬帶帶通濾波器設計原理

2.1 SIW的設計與仿真

基片集成波導（SIW）是在上下表面均為金屬層的介質基片中相隔一定距離打兩排金屬通孔所形成的類矩形波導的導波結構 。 圖1是設計中廣泛采用的基于金屬通孔陣列的SIW的幾何結構圖。合理地選擇孔的尺寸和相鄰孔的距離，就可以使得電磁波在上下金屬面和兩排通孔之間傳播，其傳播特性與矩形波導類似。

圖1 基片集成波導-微帶線轉換器

文獻6提出了一種新的SIW結構，如圖2所示，它用周期排列的金屬凹槽陣列代替了金屬通孔陣列。這種新的結構能更有效地減少由縫隙泄露所引起的能量損耗；而且，只要金屬凹槽的排列周期s足夠小，就可將其等效為寬邊尺寸近似等于兩排槽內壁之間距離a的矩形波導，這樣的等效關系更為直接，設計更加方便。

圖2 新型SIW－微帶線轉換器