一種寬阻帶特性的基片集成波導(dǎo)帶通濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種寬阻帶特性的基片集成波導(dǎo)帶通濾波器。該濾波器包括基片集成波導(dǎo)和饋電部分，所述基片集成波導(dǎo)采用矩形基片集成波導(dǎo)腔，由貫穿介質(zhì)基片及其上表面金屬貼片的多個(gè)金屬通孔共同圍成，形成四個(gè)尺寸相同且呈田字型分布的矩形基片集成波導(dǎo)腔，從輸入端位置開始沿順時(shí)針方向依次為第一～四腔體，輸出端與第四腔體相接；所述饋電部分包括微帶阻抗?jié)u變線、輸入端、輸出端、共面波導(dǎo)，第一腔體和第四腔體分別通過共面波導(dǎo)向?qū)?yīng)一側(cè)的微帶阻抗?jié)u變線過渡，第一腔體和第四腔體外側(cè)的微帶阻抗?jié)u變線分別接輸入端和輸出端；該濾波器的整個(gè)結(jié)構(gòu)關(guān)于第二腔體和第三腔體的公共邊呈軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)。該濾波器具有很寬的阻帶特性，且?guī)?nèi)回波損耗較小。
【專利說(shuō)明】一種寬阻帶特性的基片集成波導(dǎo)帶通濾波器 一【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微波濾波器的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種寬阻帶特性的基片集成波導(dǎo)帶通 濾波器。 二【背景技術(shù)】
[0002] 微帶濾波器的主要實(shí)現(xiàn)形式有集總元件和傳輸線型，而傳輸線型濾波器的基本結(jié) 構(gòu)有波導(dǎo)、同軸線、帶狀線和微帶等。同軸型的微波濾波器具有電磁屏蔽性能好、損耗低和 尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，但工作頻率較高時(shí)會(huì)出現(xiàn)物理尺寸太小帶來(lái)的加工上的困難；波導(dǎo)型微波 濾波器具有損耗低、品質(zhì)因數(shù)高和功率容量大的優(yōu)點(diǎn)，但其最大的缺點(diǎn)是尺寸較大，不利于 系統(tǒng)的小型化和集成化；平面電路中最常見的微帶濾波器具有尺寸小、易加工、易于和其他 電路元件集成等優(yōu)點(diǎn)，但它的輻射損耗較大。
[0003] 基片集成波導(dǎo)（SIW)是一種新的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，它繼承了波導(dǎo)的損耗低、品質(zhì)因數(shù)高、 功率容量大等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也集合了微帶的低剖面、尺寸小、易于與其他平面電路集成等優(yōu) 點(diǎn)。采用基片集成波導(dǎo)技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)濾波器時(shí)，與傳統(tǒng)的波導(dǎo)形式微波毫米波器件的加工成 本相比，基片集成波導(dǎo)微波毫米波器件的加工成本十分低廉，不需任何事后調(diào)試工作，非常 適合微波毫米波電路的集成設(shè)計(jì)和大批量制作。但是由于SIW結(jié)構(gòu)中往往包含由大金屬平 面和金屬化通孔，其自身?yè)p耗分散。傳統(tǒng)的直接級(jí)聯(lián)的基片集成波導(dǎo)帶通濾波器，阻帶特性 不理想；為了提高阻帶特性，通過物理結(jié)構(gòu)交叉耦合的方式來(lái)增加傳輸路徑，但交叉耦合濾 波器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易于實(shí)現(xiàn)。 三
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)的寬阻帶特性的基片集成波導(dǎo)帶 通濾波器，該濾波器既實(shí)現(xiàn)了很寬的阻帶特性，同時(shí)又具有很小的帶內(nèi)回波損耗。
[0005] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種寬阻帶特性的基片集成波導(dǎo)帶通濾波 器，包括基片集成波導(dǎo)和饋電部分，具體結(jié)構(gòu)為：在介質(zhì)基片的下表面完全覆蓋下表面金屬 層，在介質(zhì)基片的上表面設(shè)有金屬貼片、共面波導(dǎo)、微帶阻抗?jié)u變線、輸入端和輸出端；
[0006] 所述基片集成波導(dǎo)采用矩形基片集成波導(dǎo)腔，矩形基片集成波導(dǎo)腔由穿過介質(zhì)基 片及其上表面金屬貼片的多個(gè)金屬通孔形成的側(cè)壁共同圍成，形成四個(gè)尺寸相同且呈田字 型分布的矩形基片集成波導(dǎo)腔，從輸入端位置開始沿順時(shí)針方向依次為第一腔體、第二腔 體、第三腔體和第四腔體，其中第一腔體的長(zhǎng)邊與第二腔體的寬邊共邊，第四腔體的長(zhǎng)邊與 第三腔體的寬邊共邊，輸出端與第四腔體相接；其中第一腔體和第二腔體之間、第二腔體和 第三腔體之間、第三腔體和第四腔體之間均設(shè)有耦合窗；
[0007] 所述饋電部分包括微帶阻抗?jié)u變線、輸入端、輸出端、以及矩形基片集成波導(dǎo)腔向 微帶阻抗?jié)u變線過渡的共面波導(dǎo)，其中共面波導(dǎo)由微帶線和縫隙組成，第一腔體和第四腔 體分別通過共面波導(dǎo)向?qū)?yīng)一側(cè)的微帶阻抗?jié)u變線過渡，第一腔體外側(cè)的微帶阻抗?jié)u變線 接輸入端，第四腔體外側(cè)的微帶阻抗?jié)u變線接輸出端；該寬阻帶特性基片集成波導(dǎo)帶通濾 波器的整個(gè)結(jié)構(gòu)關(guān)于第二腔體和第三腔體的公共邊所在直線呈軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
[0008] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：（1)采用基片集成波導(dǎo)腔的高次模與基 膜的耦合，增加了傳輸路徑，在不改變?yōu)V波器本身結(jié)構(gòu)的情況下，實(shí)現(xiàn)了帶通濾波器的交叉 耦合，使得帶通濾波器有了很寬的阻帶特性；（2)既保證了濾波器較寬的阻帶特性，又能使 通帶內(nèi)回波損耗足夠??；（3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。 四【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是本發(fā)明寬阻帶特性的基片集成波導(dǎo)帶通濾波器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中基片集成波導(dǎo)帶通濾波器的S參數(shù)圖。 五【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0012] 結(jié)合圖1，本發(fā)明寬阻帶特性基片集成波導(dǎo)帶通濾波器，包括基片集成波導(dǎo)1和饋 電部分2,具體結(jié)構(gòu)為：在介質(zhì)基片12的下表面完全覆蓋下表面金屬層，在介質(zhì)基片12的 上表面設(shè)有金屬貼片11、共面波導(dǎo)、微帶阻抗?jié)u變線23、輸入端24和輸出端25 ;
[0013] 所述基片集成波導(dǎo)1采用矩形基片集成波導(dǎo)腔，矩形基片集成波導(dǎo)腔由穿過介質(zhì) 基片12及其上表面金屬貼片11的多個(gè)金屬通孔13形成的側(cè)壁共同圍成，形成四個(gè)尺寸相 同且呈田字型分布的矩形基片集成波導(dǎo)腔，從輸入端24位置開始沿順時(shí)針方向依次為第 一腔體15、第二腔體16、第三腔體17和第四腔體18,其中第一腔體15的長(zhǎng)邊與第二腔體 16的寬邊共邊，第四腔體18的長(zhǎng)邊與第三腔體17的寬邊共邊，輸出端25與第四腔體18相 接；其中第一腔體15和第二腔體16之間、第二腔體16和第三腔體17之間、第三腔體17和 第四腔體18之間均設(shè)有耦合窗14 ;
[0014] 所述饋電部分2包括微帶阻抗?jié)u變線23、輸入端24、輸出端25、以及矩形基片集成 波導(dǎo)腔向微帶阻抗?jié)u變線23過渡的共面波導(dǎo)，其中共面波導(dǎo)由微帶線21和縫隙22組成， 第一腔體15和第四腔體18分別通過共面波導(dǎo)向?qū)?yīng)一側(cè)的微帶阻抗?jié)u變線23過渡，第一 腔體15外側(cè)的微帶阻抗?jié)u變線23接輸入端24,第四腔體18外側(cè)的微帶阻抗?jié)u變線23接 輸出端25 ;該寬阻帶特性基片集成波導(dǎo)帶通濾波器的整個(gè)結(jié)構(gòu)關(guān)于第二腔體16和第三腔 體17的公共邊所在直線呈軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)。所述微帶阻抗?jié)u變線23、輸入端24和輸出端25均 為特性阻抗為50Ω的微帶線。所述矩形基片集成波導(dǎo)腔采用拐角式耦合，實(shí)現(xiàn)了基膜與高 次模的耦合，通過非物理結(jié)構(gòu)交叉耦合增加了傳輸路徑，使得帶通濾波器具有很寬的阻帶 特性。
[0015] 本發(fā)明基片集成波導(dǎo)帶通濾波器的參數(shù)設(shè)計(jì)過程如下：
[0016](一)、根據(jù)中心頻率&來(lái)確定基片集成波導(dǎo)帶通濾波器中矩形基片集成波導(dǎo)腔的 寬度W和長(zhǎng)度L，具體公式如下：
【權(quán)利要求】
1. 一種寬阻帶特性的基片集成波導(dǎo)帶通濾波器，其特征在于，包括基片集成波導(dǎo)（1) 和饋電部分（2)，具體結(jié)構(gòu)為；在介質(zhì)基片（12)的下表面完全覆蓋下表面金屬層，在介質(zhì)基 片（12)的上表面設(shè)有金屬貼片（11)、共面波導(dǎo)、微帶阻抗?jié)u變線（23)、輸入端（24)和輸出 端（25); 所述基片集成波導(dǎo)（1)采用矩形基片集成波導(dǎo)腔，矩形基片集成波導(dǎo)腔由穿過介質(zhì)基 片（12)及其上表面金屬貼片（11)的多個(gè)金屬通孔（13)形成的側(cè)壁共同圍成，形成四個(gè)尺 寸相同且呈田字型分布的矩形基片集成波導(dǎo)腔，從輸入端（24)位置開始沿順時(shí)針方向依次 為第一腔體（15)、第二腔體（16)、第H腔體（17)和第四腔體（18)，其中第一腔體（15)的長(zhǎng) 邊與第二腔體（16)的寬邊共邊，第四腔體（18)的長(zhǎng)邊與第H腔體（17)的寬邊共邊，輸出端 (25)與第四腔體（18)相接；其中第一腔體（15)和第二腔體（16)之間、第二腔體（16)和第 H腔體（17)之間、第H腔體（17)和第四腔體（18)之間均設(shè)有禪合窗（14); 所述饋電部分（2)包括微帶阻抗?jié)u變線（23)、輸入端（24)、輸出端（25)、W及矩形基片 集成波導(dǎo)腔向微帶阻抗?jié)u變線（23)過渡的共面波導(dǎo)，其中共面波導(dǎo)由微帶線（21)和縫隙 (22)組成，第一腔體（15)和第四腔體（18)分別通過共面波導(dǎo)向?qū)?yīng)一側(cè)的微帶阻抗?jié)u變 線（23)過渡，第一腔體（15)外側(cè)的微帶阻抗?jié)u變線（23)接輸入端（24)，第四腔體（18)外 側(cè)的微帶阻抗?jié)u變線（23)接輸出端（25);該寬阻帶特性的基片集成波導(dǎo)帶通濾波器的整個(gè) 結(jié)構(gòu)關(guān)于第二腔體（16)和第H腔體（17)的公共邊所在直線呈軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬阻帶特性的基片集成波導(dǎo)帶通濾波器，其特征在于，所述 矩形基片集成波導(dǎo)腔的寬度W和長(zhǎng)度以根據(jù)W下公式確定：
式中，f。為濾波器的中也頻率，為矩形基片集成波導(dǎo)腔的等效寬度，W為矩形基片 集成波導(dǎo)腔的實(shí)際寬度，Left為矩形基片集成波導(dǎo)腔的等效長(zhǎng)度，L為矩形基片集成波導(dǎo)腔 的實(shí)際長(zhǎng)度，C。為光在真空中傳播的速度，e t為介質(zhì)基片（12)的介電常數(shù)，d為金屬通孔 (13)的直徑，S為相鄰金屬通孔（13)圓也之間的距離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬阻帶特性的基片集成波導(dǎo)帶通濾波器，其特征在于，所述 矩形基片集成波導(dǎo)腔采用拐角式禪合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬阻帶特性的基片集成波導(dǎo)帶通濾波器，其特征在于，所述 微帶阻抗?jié)u變線（23)、輸入端（24)和輸出端（25)均為特性阻抗為50Q的微帶線。
【文檔編號(hào)】H01P1/207GK104425860SQ201310401760
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】徐娟, 陳如山, 丁大志, 樊振宏, 李兆龍, 葉曉東, 王貴, 沙侃, 盛亦軍 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)