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对于即将到来的5G通信系统,移动数据流量将会暴增,不能再依赖于各个低频段无线传输及组网技术的演进,需要采取更多的无线频谱资源。毫米波技术可以通过提升频谱带宽来实现超高速无线数据传播,从而成为5G通讯技术中的关键之一。毫米波芯片设计必须克服功耗和电磁设计两大难关。基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)技术是近几年提出的一种可以集成于介质基片中的具有低插损、低辐射、高功率容量等特性的新的导波结构,它可以有效地实现无源和有源集成,使微波毫米波系统小型化。本文基于5G通信发展阶段,在研究超材料结构单元加载SIW的基础上,提出了一款新型超材料结构单元:阶梯阻抗面对面式E型缺陷地结构(Stepped-Impedance Face-to-Face E-shaped DGS,SIFE-DGS),它具有较高的带外抑制度的优点。基于这款DGS分别设计了三款滤波器,分别为28G带通滤波器、38G带通滤波器以及双通带毫米波滤波器,它们都具有低插损、高频率选择性、高阻带抑制度等优点。采用HFSS EDA软件,仿真QSIFE-DGS加载SIW的28GHz带通滤波器的性能,获得带内插损小于2dB且回波损耗大于15dB,阻带在31GHz到50GHz内达到25dB以上,在倍频程内阻带抑制度保持在20dB以上的性能参数;仿真级联式DSIFE-DGS加载SIW的38GHz带通滤波器的性能,获得带内插入损耗在4dB内,回波损耗优于14 dB,且带外1GHz处抑制度达到30dB,阻带在倍频程内传输损耗保持在15 dB以上的性能参数;仿真SIFE-DGS加载SIW、中心频率分别为28GHz、38GHz的双通带滤波器,得到其在25-30GHz通带内产生了两个传输极点,在30-37GHz产生了两个传输零点,在37-40GHz内产生了一个传输极点,带外抑制在40-50GHz处达到20dB的性能参数。加工制作了28G-QSIFE-DGS加载SIW带通滤波器、38G-DSIFE-DGS加载SIW带通滤波器、28、38G-SIFE-DGS加载SIW双通带滤波器。对其进行性能测试,获得28GHz带通滤波器在26-31GHz频率范围内插入损耗小于2.4dB,在32-40GHz频段内传输损耗大于40 dB;得到38GHz带通滤波器在37.5-40GHz频率范围内插入损耗小于4dB;获得双通带滤波器在25-30GHz频段、38-39GHz内插入损耗小于2 dB,在32-37GHz频段内传输损耗大于15 dB,与理论仿真结果基本相符。证明了本文提出的新型结构的实际可行性。且这三款滤波器都能够很容易地集成到小型化微波电路当中,具有良好的设计灵活性,频率选择性,对5G通信应用的发展具有实际意义的参考价值。