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双膜基片集成波导(SIW)带通滤波器的设计与仿真

时间:06-30 来源:互联网 点击:

3 仿真结果分析
仿真可采用电磁仿真商业软件HFSS来完成。通过仿真介质谐振腔滤波器(滤波器源型)可以发现,不同的耦合输入/输出窗口宽度影响着滤波器中心频率的位置,同时也影响耦合强度和带内插入损耗。从图5中看出,随着耦合窗宽度的增大,滤波器的中心频率会上移,耦合减弱,带内插入损耗变大,也就是滤波器的匹配性能变差。

针对切去的立方体尺寸对滤波器性能的影响。从方便的角度考虑,应先保证一个角上的正方体尺寸不变,而改变另一个切去的立方体尺
寸,然后观察微扰变化对S参数的影响。从图6所示的曲线可以看出,微扰尺寸几乎不改变S参数曲线的形状,对中心频点的影响不大,微扰越
大,带宽越宽,相应的高阻带传输零点会往高频点移动。

从以上结果可以看出,通过改变微扰大小可调节滤波器的带宽,而改变耦合输入/输出窗口的宽度则可调节滤波器的中心频率和匹配性能。
综合以上仿真研究并结合公式(1)、(2),可先计算出SIW的相关尺寸。然后通过HFSS仿真对滤波器性能进行优化,最终所得出的设计电路具体尺寸为h=O.5 mm,εr=10.2,tan d=0.0035,a=b=21.5 mm,d=0.8 mm,s=1.2 mm,cw=2.2 mm,tw=0.72 mm,cw=8.4 mm,ba=2 mm。

图7所示是本设计的双膜SIW腔体滤波器S参数的响应曲线。从图7中可以看出,采用本设计实现的滤波器的中心频率fo=4.95 GHz,3 dB相对带宽FBW=4.36%,通带内插入损耗为0.9 dB,反射损耗S11小于-22 dB,阻带右侧5.45 GHz处会形成一个传输零点,损耗接近-40 dB。

4 结束语
本文应用SIW技术设计了一种具有良好性能的双膜窄带带通滤波器。该滤波器设计原理简单、尺寸小、重量轻、带内插损小、阻带衰减性
能好;而且采用直接过渡的转换结构,从而减少了耦合输入/输出损耗。故在无线通信、军事、科技等领域有着广泛的应用前景。

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