一种新型的SIW-DGS宽带带通滤波器

这种SIW金属凹槽的长度为p ,宽度为w，两排金属凹槽内壁之间的距离为a，相邻槽之间的距离即排列周期为s。基片集成波导具有与矩形波导相似的传输特性，电磁波被限制在两排凹槽间的区域传播，只能传输TE_n0模式。在保证s/a≤1/6，p/s≥8情况下，辐射损耗非常小，SIW可用矩形波导来等效，等效矩形波导的宽边尺寸近似为a。

本文设计的是宽带带通滤波器，所以选用一段微带线性渐变线作为SIW-微带转换结构。SIW-微带转换器的设计尺寸：p=3.7mm,w=0.5mm,s=0.4mm,a=23mm,w₀=2.7mm,w_t=4mm,l=7mm,L=16mm,利用仿真软件HFSS11进行三维电磁结构仿真得到的S参数曲线如图3所示。从图中可以看出SIW高通截止频率为3.8GHz。

图3 SIW－微带线转换器S参数曲线

2.2 DGS低通滤波器设计

经典的哑铃型DGS缺陷单元，如图4所示，由两个a₁×b₁的矩形和它们之间一个宽度为g₁的长方形缝隙组成。单个DGS单元具有单极点低通滤波器的带阻特性，可用并联LC电路来等效，等效电路如图5所示。DGS单元的谐振频率主要由上下两个矩形面积的大小决定，面积的大小影响微带线的等效电感。本文将两个哑铃型DGS单元级联形成低通滤波器，设计的DGS尺寸为a₁=1.5mm,b₁=1mm, g₁=0.1mm,f=10mm,m=2.5mm，微带线的宽度为w₀=2.7mm,介质板厚度为h=1mm，介电常数为2.56。

图4 哑铃型DGS 图5 单元等效电路

利用HFSS11软件仿真得到的S参数曲线如图6所示，低通滤波器的截止频率为5.75GHz，边带陡峭，阻带较深，带外抑制在较宽阻带范围内大于25dB。

图6 DGS低通滤波器S参数曲线