【摘 要】
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近年来,随着现代通信技术的飞速发展,无线网络系统对各类射频器件的性能需求逐步提高。在现代高集成的无线射频通信系统中,带通滤波器和天线作为前端设备的关键微波器件,要求其必须朝着更高性能、更低损耗、更小型紧凑且易于封装集成等方向做出提升。因此,设计研发损耗更低、更高带宽的小型化滤波器已经成为当前热点。此外,将滤波器与射频天线集成到一起设计出具有滤波功能的滤波天线,可将无线通信系统的集成度进一步提升。作
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近年来,随着现代通信技术的飞速发展,无线网络系统对各类射频器件的性能需求逐步提高。在现代高集成的无线射频通信系统中,带通滤波器和天线作为前端设备的关键微波器件,要求其必须朝着更高性能、更低损耗、更小型紧凑且易于封装集成等方向做出提升。因此,设计研发损耗更低、更高带宽的小型化滤波器已经成为当前热点。此外,将滤波器与射频天线集成到一起设计出具有滤波功能的滤波天线,可将无线通信系统的集成度进一步提升。作为一项新型波导腔体结构技术,基片集成波导结构凭借其高品质、低损耗、体积小等显著优势,现已被广泛应用于各类无线通信系统中。为解决现代通信系统中射频前端器件体积大、性能差等问题,本文基于基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）技术,对小型化、高性能、低损耗的微带带通滤波器和微带滤波天线进行研究设计及加工测试,主要内容如下:1、提出一款八分之一模基片集成波导（Eighth-mode Substrate Integrated Waveguide,EMSIW）结构带通滤波器的设计方法。根据EMSIW腔体结构特点,将两个谐振器采用磁耦合的方式放置,得到一款二阶带通滤波器,相比传统两阶SIW滤波器的尺寸减小约87.5%,且高频处产生的传输零点有效提高滤波选择性;为进一步拓展滤波器的工作带宽并提高滤波选择性,在二阶带通滤波器基础上,其腔体表面引入一段折叠型共面波导结构（Coplanar Waveguide,CPW）,该结构成功引入两个带内谐振点和一个传输零点,大幅提高选择性的同时又拓展了工作带宽。最终,设计出一款基于EMSIW结构的带通滤波器。测试结果显示,该带通滤波器中心频率为1.36GHz,工作通带内拥有四个谐振点,两个频率可控的传输零点,工作带宽为580MHz,相对带宽高达42.65%,通带内平均插入损耗小于0.9dB。2、提出一款半模基片集成波导（Half-mode Substrate Integrated Waveguide,HMSIW）结构紧凑型高增益滤波天线的设计方法。将工作在TE110模式下的HMSIW腔体结构与工作在TM01模式下的短路寄生贴片相互耦合,得到一款具有高频传输零点的小型化滤波天线。然后,在该天线的底部金属面引入一段螺旋型缺陷接地结构（Defective Ground Structure,DGS）用于拓展天线的工作带宽并提高滤波选择特性,该DGS结构通过改变背部金属面电场分布的方式,增加了一个带内谐振点的同时获得了低频处传输零点,成功达到提高带外抑制能力并拓展工作带宽的效果。经实际加工测试,该滤波天线带外具有两个可控传输零点,带内增益高达5.75dBi,相对工作带宽为9.2%,剖面高度为0.015λ0,具有宽带、低剖面、结构简单及高滤波选择性等明显优势。
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