1 导言
跟着无线通讯技能的不断开展，人们对信息传输体系的要求越来越高。而超宽带（UWB）技能以其成本低、功耗小、安全性好、数据传输速率高级长处成为现在国内外通讯范畴的一个研讨热门。UWB技能呈现于20世纪50年代末，一直到20世纪90年代首要运用于军事上的雷达和低截获率的通讯体系。近年来，跟着微电子器材技能和工艺的开展，UWB技能开端运用在民用范畴。2002年2月14日，超宽带无线技能初次获得了FCC的同意用于民用通讯中，以进步频谱运用功率。2002年4月，FCC同意将3.1－10.6GHz的频段分配给UWB运用。这使得UWB体系及其器材的研讨越来越遭到人们的重视。
作为UWB体系重要的器材，UWB滤波器被广泛地研讨与运用。选用了低通滤波器加高通滤波器的办法来完成UWB带通滤波器。介绍了一种微带与共面波导的宽带耦合结构来完成UWB滤波器。提出了一种新颖的根据多模谐振器的UWB滤波器。这些UWB滤波器能够很有用地运用于UWB无线通讯体系中。但是，UWB技能的其间一个计划，直接序列超宽带（DS-UWB）技能主张选用双频带（3.1-5.15GHz和5.825-10.6GHz）。这就需求在5.8GHz左右构成一个陷波，以按捺其它窄带体系的搅扰。是在UWB滤波器的不同方位刻蚀分支线来完成的陷波特性的。经过加上多个开口谐振环（SRR）来发生多个陷波。
本文提出一种新的具有陷波特性的UWB带通滤波器，由阶梯阻抗低通滤波器、HMSIW高通滤波器以及集成在微带与HMSIW过度段上的分支线完成，如图1所示，其间陷波特性是由分支线发生。
图1 规划的UWB滤波器的俯视图
2 规划与剖析
2.1 低通滤波器的规划
微带线阶梯阻抗滤波器是一种根本的低通滤波器。一般地，在完成一个滤波器的过程中，高、低阻抗的微带宽度别离坚持不变。但是，假如用这种办法来完成一个上边带为10.6GHz的低通滤波器，阶数将会很大。因而，为了规划宽带且相对小尺度的低通滤波器，人们提出了一些改善办法。选用改动介质的介电常数而坚持高、低阻抗微带的宽度不变的办法来完成阻抗改换。
这儿，咱们选用不同宽度的微带组成阶梯阻抗来完成宽带的低通滤波器。选用Ansoft HFSS优化规划了一个6阶的阶梯阻抗低通滤波器。
2.2 高通滤波器的规划
基片集成波导（SIW）中的场散布与传统矩形波导中的场散布类似。因而，SIW具有传统矩形波导的高通特性。一起SIW器材还承继了矩形波导的高Q值、低插损、低辐射和较高的功率容量等长处。此外，SIW器材具有矩形波导不具备的易与平面电路集成的长处。作者根据SIW的高通特性规划并完成了功能杰出的具有陷波特性的UWB滤波器。
近年来，半模基片集成波导被广泛研讨与运用，由于其不光承继了SIW的长处，还比SIW尺度缩小了挨近50%。因而，本文选用HMSIW的高通特性和阶梯阻抗低通滤波器完成UWB滤波器，并用支线完成陷波特性。过渡带的规划是非常重要的，规划欠好会在HMSIW中引进高阶模，然后下降有用信道带宽。这儿，咱们规划了一个四阶的梯形过渡，这个过渡的突变边际近似满意指数函数。
咱们运用具有过渡带的HMSIW来完成高通滤波器的另一个重要原因便是分支线能够集成在过渡带上，下面将会具体叙说。
2.3 陷波特性的规划与剖析
有多种办法发生陷波。文献中选用的是开路谐振线，功能杰出。SIW 过渡带的大部分电流散布于过渡带的边际，所以在SIW中发生陷波应该在过渡带的中心线加上开路谐振线。而HMSIW的场散布与SIW的一半的场散布非常挨近，所以HMSIW过渡带的电流也大部分在突变线的一边，那么HMSIW中要发生陷波应该在过渡带的直线边际引进分支线。开路谐振线和分支线的结构如图2所示。分支线的长度应该是λ/4以确保分支线的第二谐振点不在UWB频带内。例如，咱们需求一个在5.8GHz的陷波，那么在介电常数为2.2的介质上，分支线的长度应该在9毫米左右。
图 2 (a)开路谐振线结构；(b)分支线结构
3 测验成果评论
选用规范PCB工艺，完成了上述在5.8GHz具有处陷波特性的UWB滤波器。此滤波器的尺度为20mm×60mm。图3给出了滤波器的实物图。图4给出了分支线在不同方位的仿真与测验S参数成果，其间，(a)图是分支线离HMSIW较远时的成果，此刻7.5GHz左右的回波损耗高于-10dB；(b) 中对分支线的方位做了改善，更接近HMSIW，测得成果优于前者，7.5GHz处回波损耗低于-9.2dB，其他频段回波损耗都小于-10dB。更重要的是(b)中的陷波深度优于(a)中10dB左右。
图3 规划滤波器的事物图
(a) 分支线离HMSIW较远；
(b) 分支线离HMSIW较近
图2
4 定论
本文规划并完成的具有陷波特性的UWB滤波器是由一个阶梯阻抗低通滤波器、一个HMSIW高通滤波器以及微带与HMSIW过渡带上的分支线组成。完成的超宽带滤波器的频带规模为3.1－10.6GHz，陷波频率在5.8GHz左右，陷波深度达到了-50dB。一起，此滤波器具有低插损、好选择性的特色，能够运用在UWB无线通讯体系中。
