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第 II 页 本科毕业设计说明书 

1 绪论

1。1 微波滤波器的研究背景

滤波器可实现对特定频率信号的选择或滤除，是电路中抑制或抗干扰的重要步骤，滤波 器的研究随着通信技术的发展不断取得新突破。1915 年左右，美国研究人员开创了之后被总 结为“镜像参数法”的设计方法。滤波器技术有所突破后，许多科研人员开始系统地研究集 总滤波器的设计理论。因为二战这个特殊时期的洗礼，微波技术在军事通信，电子侦查与对 抗方面的广泛作用直接地推动了微波电路的工程化、快速化发展，即滤波器设计由原先的电 感电容谐振电路扩展到金属波导和微波同轴线领域，第一代微波电路开始出现[1]。 

在 20 世纪 70 年代和 80 年代，卫星通信的出现是微波滤波网络研发的关键驱动力，卫星 接收部分的宽带接收滤波器，信道器部分的信道滤波器和发射机部分的谐波抑制滤波器都是 滤波器的典型应用。对于基于地面系统的滤波器，在 20 世纪 90 年代起广泛应用的无线蜂窝 通信系统促进了这一领域的研发，蜂窝基站和手机中均有对低损耗、低成本和尺寸限制滤波 器的巨大需求[2]。如今无线通信技术 3G、4G 等发展迅速，使得原本就紧张的频谱资源更加稀 有，这进一步要求了微波滤波器性能的提升。 

微波滤波器是分布式的结构,因此材料的电气,机械和热特性对微波滤波器的设计和性能 有很大影响。微带谐振滤波器、介质谐振滤波器和波导腔体谐振滤波器是微波滤波器的主要 实现方式。其中波导腔体谐振滤波器拥有 Q 值高、损耗低、温度特性良好、机械结构牢固等 独特性能，这使得波导腔体谐振滤波器在当今很多应用领域成为了首要选择。 

1。2 直接耦合腔体滤波器的研究概况

1。3 基片集成波导的研究概况

当今信息技术蓬勃发展必不可少的条件之一就是不断被开发利用的电磁波频谱资源，高 频段相比低频有着较为丰富的频谱资源。但是在高频段上，微带传输线半开放的电磁场结构 中电磁波能量的泄露和辐射比较严重，导致微带电路和早期的集成电路存在电路的插入损耗 大，Q 值低等不理想的结果，因此发展新型微波毫米波集成技术至关重要。

基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide，SIW)是一种新型合成矩形电磁波导结构， 由介质基板上密集排列的金属通孔及基板的上、下覆盖的金属层构成。它是一种有效集成无 源和有源器件的方法，能够大大减小毫米波系统的体积和重量，同时加工成本也大幅度降低； 而且基片集成波导有与矩形金属波导类似的导波和模式特性，也因此继承了传统波导滤波器 的众多优点。SIW 结构在基片上通过使用金属孔槽而实现，与其他电路整合的可靠性高，能 够利用 PCB  或 LTCC 工艺加工，特别适用于毫米波等高频波段集成电路的设计和大量生产

[20]。

日本学者最早提出基片集成波导这一结构[14]，随后 1997 年的一篇文章将这种结构命名 为栅格波导并加以分析[15]。1998 年 Takeshi Takensoshita 和 Hiroshi Uchimura 两人比较系统地 研究了这种导波结构[16]。21 世纪以来，南京学府的吴柯教授和洪伟教授研究团队是国内研究 SIW 结构的杰出代表，他们深入而系统地研究了基片集成波导的导波特性、不连续性及系统 集成等内容并用此结构实现了多种高性能器件 [20]，积极推进了基片集成波导这一新兴技术的 发展，并使之成为了一种领域性的微波毫米波集成新技术。