X波段基片集成波导带通滤波器的设计

　　2 设计实例

　　2.1基片集成波导与微带过渡的设计

　　测试基片集成波导器件既不能利用传统测试金属波导的实验装置，也不能利用测试微波毫米波平面电路的实验装置。文中利用基片集成波导易与其他微波平面电路集成的特点，采用微带渐进线，如图2所示，实现基片集成波导与50 Ω微带线的过渡，通过50 Ω微带线实现对基片集成波导滤波器的测试。经HFSS 10仿真优化后，得到如下的过渡尺寸：l=4 mm，w=0.64 mm，d=1.8 mm。

　　2.2 基片集成波导滤波器的设计

　　文中设计的基片集成波导带通滤波器参数如下：滤波器的中心频率是9.5 GHz，通带9.1~9.9 GHz(相对带宽8.42%)，通带内允许有0.5 dB的波纹，阻带频率分别是8.3 GHz和10.7 GHz，阻带上的最小衰减是40 dB。该滤波器采用9阶切比雪夫并联电感耦合波导滤波器结构，介质基片选用高介电常数基片CER_10(介电常数是9.5，厚度是0.63 mm)。选用高介电常数基片一方面可以有效地减小基片集成波导滤波器的尺寸，另一方面由于高介电常数基片的损耗正切相对较大，也会增加基片集成波导滤波器的插入损耗。

X波段基片集成波导滤波器尺寸如下：

　　2.3 仿真分析

　　运用HFSS 10仿真，结果如图3所示。

　　由仿真结果可知，该滤波器的中心频率是9.5 GHz，带宽是1 GHz，通带内插入损耗是1.9 dB，回波损耗<一20 dB。在阻带频率是8.3 GHz和10.7 GHz的阻带上，阻带衰减>50 dB。

　　利用惠普8510矢量网络分析仪进行测试，实测结果，如图4所示。由实测结果可知，该滤波器的中心频率是9.58 GHz，带宽是800 MHz，通带内插入损耗是3.8 dB，纹波是0.2 dB，回波损耗<一15 dB，在阻带频率是8.3 GHz和10.7 GHz的地方，阻带衰减>44 dB。实测插入损耗偏高是因为实测插入损耗除了滤波器本身的损耗外还包括一对SMA接头的损耗和微带渐变线过渡的损耗。实测中心频率向高频段漂移了80 MHz，带宽减小了200 MHz，主要是由基片的介电常数不稳定造成的。在频率是14 GHz的地方出现寄生通带是基片集成波导中的高次模相互作用的结果，可以通过调整谐振器的长度使寄生通带远离滤波器通带。加工实物，如图5所示。

　3 结束语

　　文中利用基片集成波导结构设计并制作出了一种X波段中心频率是9.58 GHz、相对带宽是8.35%的9阶切比雪夫并联电感耦合波导带通滤波器。该滤波器在9.18~9.98 GHz的通带范围内表现出了良好的性能。要想获得更理想的结果，除了保证仿真模型和测试方法的准确外，更需要进一步提高加工精度，减小加工误差。