專利名稱：基片集成波導(dǎo)定向濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可應(yīng)用于微波毫米波單片電路、微波毫米波集成電路設(shè)計的 多工濾波器，它在微波毫米波無線通信、衛(wèi)星通信、電子對抗、測試儀表等系統(tǒng) 中有著廣泛的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
微波多工濾波器是用來把覆蓋以較大頻率范圍的信號頻譜分開成為某幾個頻 率范圍的微波器件。微波多工器的主要性能指標(biāo)為信道隔離度和信道差損。多工 器的設(shè)計問題是微波工程中常遇到的問題，乍看起來，好像困難不大，直接用若 干帶通濾波器連接在一起即可。但是實際上，由于濾波器之間的相互作用，會使 器件性能變差，直至不能工作。
定向濾波器是一個四端口器件，兩個輸入端口之間始終保持良好的隔離度。 當(dāng)信號從一個輸入端口進(jìn)入時， 一個輸出端口的頻率響應(yīng)特性為帶通濾波器，另 外一個輸出端口的頻率響應(yīng)特性為帶阻濾波器。在各種定向濾波器中，適合平面 電路設(shè)計且具有較好性能的一類是回路定向濾波器。該定向濾波器由若干個定向 耦合器和整數(shù)倍波長的回路構(gòu)成。每一回路即為一環(huán)形諧振器，諧振頻率為所需 要的工作頻率。增加回路的數(shù)目，可改善定向濾波器的選擇性，但以增大定向濾 波器的插入損耗為代價；將多個定向濾波器直接級聯(lián)，良好的隔離度使得它們之 間幾乎無影響，可以實現(xiàn)高性能的多工器。
基片集成波導(dǎo)不僅具有平面化的電路結(jié)構(gòu)，同時具有低損耗、低互耦、高Q 值的特性，因此可以用來設(shè)計高性能的定向濾波器。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是利用基片集成波導(dǎo)設(shè)計一個定向濾波器，使其能 直接與射頻電路相集成，具有低插入損耗、高選擇特性、低加工成本、易于大批 量生產(chǎn)等特點。
技術(shù)方案本發(fā)明的基片集成波導(dǎo)定向濾波器為雙回路定向濾波器，包括上
層金屬敷銅面、下層金屬敷銅面分別位于介質(zhì)基片的正反兩側(cè)，金屬化通孔穿過 介質(zhì)基片與上層金屬敷銅面、下層金屬敷銅面相連接形成第一基片集成波導(dǎo)定向 耦合器、第二基片集成波導(dǎo)定向耦合器、第三基片集成波導(dǎo)定向耦合器、第一基片集成波導(dǎo)回路、第二基片集成波導(dǎo)回路；其中，第一基片集成波導(dǎo)回路、第二 基片集成波導(dǎo)回路分別為由金屬化通孔圍成的長方形，在第一基片集成波導(dǎo)回路、 第二基片集成波導(dǎo)回路的中間和外側(cè)分別設(shè)有兩排金屬化通孔，第一基片集成波 導(dǎo)定向耦合器位于第一基片集成波導(dǎo)回路外與第一基片集成波導(dǎo)回路內(nèi)的兩排金 屬化通孔之間；第二基片集成波導(dǎo)定向耦合器位于第一基片集成波導(dǎo)回路內(nèi)與第 二基片集成波導(dǎo)回路內(nèi)的兩排金屬化通孔之間；第三基片集成波導(dǎo)定向耦合器位 于第二基片集成波導(dǎo)回路內(nèi)與第二基片集成波導(dǎo)回路外的兩排金屬化通孔之間； 基片集成波導(dǎo)定向耦合器的第一個輸入口接基片集成波導(dǎo)定向濾波器第一輸入端 口、基片集成波導(dǎo)定向耦合器的第一個輸出口接基片集成波導(dǎo)定向濾波器的第一 輸出端口，基片集成波導(dǎo)定向耦合器的第一個輸入口接基片集成波導(dǎo)定向濾波器 第二輸入端口，基片集成波導(dǎo)定向耦合器的第二個輸出口接基片集成波導(dǎo)定向濾 波器的第二輸出端口。
第一基片集成波導(dǎo)回路和第二基片集成波導(dǎo)回路的中心線長度應(yīng)為基片集成 波導(dǎo)的波導(dǎo)波長的整數(shù)倍；在第一基片集成波導(dǎo)回路和第二基片集成波導(dǎo)回路的 每一個90°拐角處均設(shè)有一感性金屬桿以實現(xiàn)良好的匹配。
第一輸入端口和第二輸入端口始終保持很好的隔離度；當(dāng)基片集成波導(dǎo)定向 濾波器工作于工作頻帶內(nèi)時，從第一輸入端口饋電，信號依次經(jīng)過基片集成波導(dǎo) 定向耦合器一、基片集成波導(dǎo)回路一、基片集成波導(dǎo)定向耦合器二、基片集成波 導(dǎo)回路二、基片集成波導(dǎo)定向耦合器三，最終全部從第二輸出端口輸出，而第一 輸出端口無輸出；當(dāng)基片集成波導(dǎo)定向濾波器工作于工作頻帶外時，從第一輸入 端口饋電，信號只能經(jīng)過基片集成波導(dǎo)定向耦合器一、基片集成波導(dǎo)回路一、基 片集成波導(dǎo)定向耦合器二，無法進(jìn)入基片集成波導(dǎo)回路二、基片集成波導(dǎo)定向耦 合器三，最終全部從第一輸出端口輸出，而第二輸出端口無輸出。
有益效果本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1:)根據(jù)設(shè)計指標(biāo)，能準(zhǔn)確設(shè)計出具有帶通和帶阻濾波器頻率相應(yīng)特性的四端 口網(wǎng)絡(luò)。
2:)增加回路的數(shù)目，可有效地改善定向濾波器的選擇特性。 3:)將多個不同工作頻段的定向濾波器直接級聯(lián)，可實現(xiàn)高性能多工器，這些 定向濾波器之間不會互相影響，便于設(shè)計和實現(xiàn)。 4:)插入損耗低、電路互耦小、Q值高，能實現(xiàn)高性能濾波特性。 5:)以平面電路的形式工作于微波毫米波頻段，通過普通PCB工藝制作于介質(zhì) 基片上，具有有源電路集成方便，成本低、精度高、重復(fù)性好，適合大批量生 產(chǎn)等優(yōu)點。與金屬波導(dǎo)等立體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的電路相比，性能接近，體積小、重量 輕、加工簡便。


圖1是本發(fā)明基片集成波導(dǎo)定向濾波器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖， 圖2是本發(fā)明基片集成波導(dǎo)定向濾波器的平面結(jié)構(gòu)示意圖， 以上的圖中有上層金屬敷銅面l、下層金屬敷銅面2、介質(zhì)基片3、金屬化 通孔4、第一基片集成波導(dǎo)定向耦合器51、第二基片集成波導(dǎo)定向耦合器52、第 三基片集成波導(dǎo)定向耦合器53、第一基片集成波導(dǎo)回路61、第二基片集成波導(dǎo)回 路62、第一輸入端口 71、第一輸出端口 72、第二輸入端口 73、第二輸出端口 74、 感性金屬桿8。
具體實施例方式
本發(fā)明中的基片集成波導(dǎo)定向濾波器為雙回路定向濾波器，上層金屬敷銅面 1、下層金屬敷銅面2分別位于介質(zhì)基片3的正反兩側(cè)，金屬化通孔4穿過介質(zhì)基 片3與上層金屬敷銅面1、下層金屬敷銅面2相連接形成第一基片集成波導(dǎo)定向耦 合器51、第二基片集成波導(dǎo)定向耦合器52、第三基片集成波導(dǎo)定向耦合器53、第 一基片集成波導(dǎo)回路61、第二基片集成波導(dǎo)回路62;其中，第一基片集成波導(dǎo)回 路61、第二基片集成波導(dǎo)回路62分別為由金屬化通孔4圍成的長方形，在第一基 片集成波導(dǎo)回路61、第二基片集成波導(dǎo)回路62的中間和外側(cè)分別設(shè)有兩排金屬化 通孔4，第一基片集成波導(dǎo)定向耦合器51位于第一基片集成波導(dǎo)回路61外與第一 基片集成波導(dǎo)回路61內(nèi)的兩排金屬化通孔之間；第二基片集成波導(dǎo)定向耦合器52 位于第一基片集成波導(dǎo)回路61內(nèi)與第二基片集成波導(dǎo)回路62內(nèi)的兩排金屬化通 孔之間；第三基片集成波導(dǎo)定向耦合器53位于第二基片集成波導(dǎo)回路62內(nèi)與第 二基片集成波導(dǎo)回路62外的兩排金屬化通孔之間；基片集成波導(dǎo)定向耦合器51 的第一個輸入口接基片集成波導(dǎo)定向濾波器第一輸入端口 71、基片集成波導(dǎo)定向 耦合器51的第一個輸出口接基片集成波導(dǎo)定向濾波器的第一輸出端口 72，基片集 成波導(dǎo)定向耦合器53的第一個輸入口接基片集成波導(dǎo)定向濾波器第二輸入端口 73,基片集成波導(dǎo)定向耦合器53的第二個輸出口接基片集成波導(dǎo)定向濾波器的第 二輸出端口 74。第一基片集成波導(dǎo)回路61和第二基片集成波導(dǎo)回路62的中心線 長度應(yīng)為基片集成波導(dǎo)的波導(dǎo)波長的整數(shù)倍；在第一基片集成波導(dǎo)回路61和第二 基片集成波導(dǎo)回路62的每一個90°拐角處均設(shè)有一感性金屬桿8以實現(xiàn)良好的匹 配。
第一基片集成波導(dǎo)定向耦合器51、第二基片集成波導(dǎo)定向耦合器52、第三基 片集成波導(dǎo)定向耦合器53的耦合系數(shù)可根據(jù)所需工作頻率、相對帶寬、濾波特性 來確定，方法如下
首先根據(jù)設(shè)計指標(biāo)確定低通原型濾波器的形式和參數(shù)g。， &，…，g +1， 和q。中心工作頻率為/。，絕對帶寬為『(從/至/2)，有<formula>formula see original document page 6</formula>
權(quán)利要求
1.一種基片集成波導(dǎo)定向濾波器，其特征在于上層金屬敷銅面(1)、下層金屬敷銅面(2)分別位于介質(zhì)基片(3)的正反兩側(cè)，金屬化通孔(4)穿過介質(zhì)基片(3)與上層金屬敷銅面(1)、下層金屬敷銅面(2)相連接形成第一基片集成波導(dǎo)定向耦合器(51)、第二基片集成波導(dǎo)定向耦合器(52)、第三基片集成波導(dǎo)定向耦合器(53)、第一基片集成波導(dǎo)回路(61)、第二基片集成波導(dǎo)回路(62)；其中，第一基片集成波導(dǎo)回路(61)、第二基片集成波導(dǎo)回路(62)分別為由金屬化通孔(4)圍成的長方形，在第一基片集成波導(dǎo)回路(61)、第二基片集成波導(dǎo)回路(62)的中間和外側(cè)分別設(shè)有兩排金屬化通孔(4)，第一基片集成波導(dǎo)定向耦合器(51)位于第一基片集成波導(dǎo)回路(61)外與第一基片集成波導(dǎo)回路(61)內(nèi)的兩排金屬化通孔之間；第二基片集成波導(dǎo)定向耦合器(52)位于第一基片集成波導(dǎo)回路(61)內(nèi)與第二基片集成波導(dǎo)回路(62)內(nèi)的兩排金屬化通孔之間；第三基片集成波導(dǎo)定向耦合器(53)位于第二基片集成波導(dǎo)回路(62)內(nèi)與第二基片集成波導(dǎo)回路(62)外的兩排金屬化通孔之間；基片集成波導(dǎo)定向耦合器(51)的第一個輸入口接基片集成波導(dǎo)定向濾波器第一輸入端口(71)、基片集成波導(dǎo)定向耦合器(51)的第一個輸出口接基片集成波導(dǎo)定向濾波器的第一輸出端口(72)，基片集成波導(dǎo)定向耦合器(53)的第一個輸入口接基片集成波導(dǎo)定向濾波器第二輸入端口(73)，基片集成波導(dǎo)定向耦合器(53)的第二個輸出口接基片集成波導(dǎo)定向濾波器的第二輸出端口(74)。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的基片集成波導(dǎo)定向濾波器，其特征為第一基片集 成波導(dǎo)回路(61)和第二基片集成波導(dǎo)回路(62)的中心線長度應(yīng)為基片集成波 導(dǎo)的波導(dǎo)波長的整數(shù)倍；在第一基片集成波導(dǎo)回路(61)和第二基片集成波導(dǎo)回 路(62)的每一個90。拐角處均設(shè)有一感性金屬桿(8)以實現(xiàn)良好的匹配。
全文摘要
基片集成波導(dǎo)定向濾波器涉及一種可應(yīng)用于微波毫米波單片電路、微波毫米波集成電路設(shè)計的多工濾波器，它在微波毫米波無線通信、衛(wèi)星通信、電子對抗、測試儀表等系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。該濾波器上層金屬敷銅面(1)、下層金屬敷銅面(2)分別位于介質(zhì)基片(3)的正反兩側(cè)，金屬化通孔(4)穿過介質(zhì)基片(3)與上層金屬敷銅面(1)、下層金屬敷銅面(2)相連接形成第一基片集成波導(dǎo)定向耦合器(51)、第二基片集成波導(dǎo)定向耦合器(52)、第三基片集成波導(dǎo)定向耦合器(53)、第一基片集成波導(dǎo)回路(61)、第二基片集成波導(dǎo)回路(62)；使其能直接與射頻電路相集成，具有低插入損耗、高選擇特性、低加工成本、易于大批量生產(chǎn)等特點。
文檔編號H01P1/213GK101667672SQ20091003582
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者偉 洪, 程鈺間 申請人:東南大學(xué)