一种小型化微波宽带带通滤波器及其工程设计

11GHz和15GHz频段为微波传输系统常用频段，按照国际通信联盟(ITU)的频段划分，其工作通带的相对带宽分别为8.93%和6.61%，全通带的滤波器属于宽带滤波器。因为小型化的需求，同时又要通过PCB工艺实现加工，所以选择介质基材要求其介电常数εr尽可能高一些。本文的实例选择的是0.635mm厚的ARLON AD1000板材，其标称的相对介电常数为10.2;两侧的端口(插入式微带线馈电)匹配50Ω的阻抗，以便于整个射频系统相匹配。图4为11GHz和15GHz频段的小型化微波带通滤波器的实物，其最终的具体尺寸参数如表1所示。

考虑到匹配端口对所在腔体本身的影响，本设计引入一个调节变量t(如图1所示)，使第1个腔和第4个腔之间产生“微扰”，但不形成较大的交叉耦合或者在较远的频段内产生耦合，改善匹配的同时，不影响两侧边带的抑制性能，使频响曲线尽量对称，即要求2<t/φ<3。图6和图7分别为11GHz和15GHz频段的小型化微波带通滤波器性能的仿真和测试曲线对比，从结果看，其一致性相对较好，性能可以满足系统设计需求，其中插入损耗(即S12)测试曲线包含两端额外的SMA接头的损耗，未作任何扣除。通过比较，实际测试曲线与仿真曲线存在略微的频率偏移，除制版加工的偏差外，主要的原因是介质基板的相对介电常数的偏差所致，所以在设计过程中会留有一定的频带余量以保证指标的达成。

4 结语

本文介绍了基于SIW结构的小型化微波宽带带通滤波器结构以及改善匹配的调节方式，并总结了此类结构在工程上的设计优化流程。在此流程基础上，通过11GHz和15GHz两个典型的微波通信频段的实例表明，仿真和测试曲线一致性相对较好，满足工程设计需求，同时也验证了设计方法、流程的合理性和有效性。该小型化滤波器不仅整体结构紧凑，易于集成，而且生产工艺成熟、且成本较优。

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