小型化基片集成波導濾波器研究進展

武警工程大學信息工程學院 張懌成 劉方毅 孟志豪

綜述了基片集成波導濾波器小型化研究現狀。首先介紹了基片集成波導諧振器的基礎理論，其次總結了基片集成波導諧振器小型化的實現方法和存在不足，最后對未來的發展趨勢進行了展望。

引言：基片集成波導（Substrate Integrated Waveguide,SIW）濾波器是一種新型結構器件，既具備了傳統金屬波導高品質因數、高功率等優點，又兼容了微帶濾波器結構體積小、易集成的特點，在當今頻譜環境日益緊張的通信系統中具有很高的研究和應用價值。小型化基片集成波導濾波器有利于減少射頻前端的體積，且便于和天線、功分器等微波器件相集成，是國內外學者研究的熱點方向。本文闡述了SIW濾波器小型化的相關理論，介紹了其研究現狀和發展趨勢。

1 基片集成波導基礎理論

一般結構的SIW諧振腔由金屬層和介質層構成，腔體邊緣周期性排列的的金屬過孔可以等效為傳統金屬波導的側壁，介質層通常選用Rogers RT/duroid 5880等材料，其結構如圖1所示：

圖1 基片集成波導模型

2005年，FengXu在[Xu F,Wu K.Guided-wave and leakage characteristics of substrate integrated waveguide[J].IEEE Transactions on Microwave Theory & Techniques,2005,53(1):66-73]中給出了基片集成波導與金屬波導的等效關系式：

且SIW諧振器的諧振頻率可由下式確定：

其中m=1,2,3…, p=1,2,3…, ε為相對介電常數， μ為相對磁導率。

2 基片集成波導濾波器小型化方式

2.1 基于模切割技術的SIW小型化

2005年，東南大學的洪偉教授在論文[Hong W,Liu B,Wang Y,et al.Half Mode Substrate Integrated Waveguide:A New Guided Wave Structure for Microwave and Millimeter Wave Application[C]//Joint,International Conference on Infrared Millimeter Waves and,International Conference on Teraherz Electronics,2006.Irmmw-Thz.IEEE,2007:219-219]中提出了將全模SIW沿中心線進行切割形成HMSIW，其切口可等效于虛擬磁壁，既保留了前者的波導特性，又縮小了一半體積，其結構和場分布如圖2所示?！?br>