[发明专利]一维滤波阵列介质波导带通滤波器及其设计方法

说明书

本发明涉及一种一维滤波阵列介质波导带通滤波器，包括微带线、输入输出过渡结构、介质波导，其特征是在该介质波导的上金属层的宽边中心线上蚀刻呈一字形排列的一维滤波阵列结构；该一维滤波阵列结构包括至少三个形状为环形的一维滤波结构，该一维滤波阵列结构以中心位蚀刻的一维滤波结构的面积为最大，中心位左右两侧分别蚀刻的一维滤波结构的面积按n元线阵的切比雪夫阵函数或泰勒阵函数的幅度系数加权值变化，呈现从中间向两端依次渐变减小，且一维滤波结构以介质基片长度方向和宽度方向的中心线为基准对称排列；该一维滤波结构包括EBG周期性单元和内圆金属层。本发明满足对微波毫米波带通滤波器的通带频率、通带带宽和阻带频率的灵活设计。

技术领域

本发明属于电磁场与微波技术领域，特别是涉及一种一维滤波阵列介质波导带通滤波器及其设计方法。

背景技术

微波毫米波带通滤波器是微波毫米波系统的关键、核心部件，广泛地用于雷达、通信、电子战等系统，主要用于通道选择、滤除带外杂散及干扰、提高系统信噪比等。随着电磁频谱利用率的提高以及各种射频系统应用增多、性能提高，可用的电磁频谱越来越拥挤，电磁干扰和电磁兼容问题日趋突出，这对射频滤波器的性能提出了更为严格的要求，尤其是对通带性能及带外寄生频带抑制的要求越来越高。

作为类波导结构，介质波导或基片集成波导(SIW)滤波器在不牺牲滤波器性能的情况下，可以极大地减小波导滤波器的尺寸；具有高性能、低成本、小尺寸、易集成的优点。与传统的平面带线滤波器相比，介质波导或SIW滤波器有效地降低了辐射损耗，尤其是在毫米波频段。但是，目前很多介质波导或SIW滤波器采用通孔结构实现磁场耦合，通孔耦合在频率很高时，由于波长很短，通孔的半径相对于波长来说已经很大了，所以很难通过通孔耦合来实现通带；此外，过多的通孔结构不仅增加了加工工艺的复杂性，还降低了介质基片的整体结构强度。

自从1987年，美国加州大学的Yablonovitch首次提出光子晶体的概念以来，光子晶体受到许多科学领域的关注。它是指具有一定光子带隙(Photonic Band-Gap，简称PBG)的一种人造周期性电介质结构。这一概念源于光学领域，但是目前其研究范围已涉及到光学、电磁学、声学波段，在微波毫米波领域通常称其为电磁带隙(Electromagnetic Bane-Gap，简称EBG)结构。EBG结构在微波毫米波领域应用范围越来越广，在微波电路中可以用作带阻滤波器、谐振器、抑制谐波、提高射频放大器效率；在天线方面可以用其作为反射面，抑制表面波，从而改善天线方向图等。

关于EBG结构的滤波器，相关文献报道很多，主要是用于带阻滤波器、低通滤波器或者带通滤波器，也提出了一些设计方法：