一種新型的SIW-DGS寬帶帶通濾波器

這種SIW金屬凹槽的長度為p ,寬度為w，兩排金屬凹槽內壁之間的距離為a，相鄰槽之間的距離即排列周期為s。基片集成波導具有與矩形波導相似的傳輸特性，電磁波被限制在兩排凹槽間的區域傳播，只能傳輸TE_n0模式。在保證s/a≤1/6，p/s≥8情況下，輻射損耗非常小，SIW可用矩形波導來等效，等效矩形波導的寬邊尺寸近似為a。

本文設計的是寬帶帶通濾波器，所以選用一段微帶線性漸變線作為SIW-微帶轉換結構。SIW-微帶轉換器的設計尺寸：p=3.7mm,w=0.5mm,s=0.4mm,a=23mm,w₀=2.7mm,w_t=4mm,l=7mm,L=16mm,利用仿真軟件HFSS11進行三維電磁結構仿真得到的S參數曲線如圖3所示。從圖中可以看出SIW高通截止頻率為3.8GHz。

圖3 SIW－微帶線轉換器S參數曲線

2.2 DGS低通濾波器設計

經典的啞鈴型DGS缺陷單元，如圖4所示，由兩個a₁×b₁的矩形和它們之間一個寬度為g₁的長方形縫隙組成。單個DGS單元具有單極點低通濾波器的帶阻特性，可用并聯LC電路來等效，等效電路如圖5所示。DGS單元的諧振頻率主要由上下兩個矩形面積的大小決定，面積的大小影響微帶線的等效電感。本文將兩個啞鈴型DGS單元級聯形成低通濾波器，設計的DGS尺寸為a₁=1.5mm,b₁=1mm, g₁=0.1mm,f=10mm,m=2.5mm，微帶線的寬度為w₀=2.7mm,介質板厚度為h=1mm，介電常數為2.56。

圖4 啞鈴型DGS 圖5 單元等效電路

利用HFSS11軟件仿真得到的S參數曲線如圖6所示，低通濾波器的截止頻率為5.75GHz，邊帶陡峭，阻帶較深，帶外抑制在較寬阻帶范圍內大于25dB。

圖6 DGS低通濾波器S參數曲線