一種微波毫米波雙通帶濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種微波毫米波雙通帶濾波器，包括介質(zhì)介質(zhì)基板，以及位于介質(zhì)基板上表面的上層金屬面和下表面的下層金屬面。上層金屬面呈矩形，在兩個(gè)長(zhǎng)邊上分別連接上端微帶線和下端微帶；在上層金屬面上分別蝕刻有相同的第一環(huán)形槽和第二環(huán)形槽，第一環(huán)形槽和第二環(huán)形槽內(nèi)分別嵌套相同第一矩形槽和第二矩形槽。上層金屬面長(zhǎng)邊兩端沿短邊分別設(shè)置一排等間隔排列的上端金屬接地通孔；下層金屬面尺寸與介質(zhì)基板的尺寸相同，下層金屬面接地，其在上端金屬接地通孔投影的位置設(shè)有下端金屬接地通孔，上端金屬接地通孔與其對(duì)應(yīng)的下端金屬接地通孔之間通過金屬柱連接。本發(fā)明提供的雙通帶濾波器體積小、損耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且上下邊頻易于調(diào)節(jié)。
【專利說明】—種微波毫米波雙通帶濾波器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航天航空以及多頻段地面天線站衛(wèi)星通訊領(lǐng)域，特別涉及無線通信中的一種基于Siw-EBG結(jié)構(gòu)的微波毫米波雙通帶濾波器

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著多頻段地面天線站衛(wèi)星通訊系統(tǒng)的高速發(fā)展，雙通帶濾波器在射頻通信中有十分廣泛的應(yīng)用。很多射頻通信系統(tǒng)中需要在一段特定的頻率范圍內(nèi)濾除掉其中的某些信號(hào)，抑制雜散，或者系統(tǒng)需要通過一個(gè)波束發(fā)射多個(gè)不連續(xù)信道的頻率信號(hào)，因此雙通帶濾波器的研究是十分重要的。傳統(tǒng)的SIW(Substrate Integrated Waveguide集成基片波導(dǎo))雙通帶濾波器結(jié)構(gòu)一般采用集成基片波導(dǎo)的多種模式和多層結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)有:(1)加工精度要求高；(2)濾波器的整體體積大；(3)濾波器的應(yīng)用頻段低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供提供一種體積小、損耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、上下邊頻易于調(diào)節(jié)的微波毫米波雙通帶濾波器。
[0004]一種微波毫米波雙通帶濾波器，包括介質(zhì)介質(zhì)基板，以及位于介質(zhì)基板上表面的上層金屬面和下表面的下層金屬面。
[0005]上層金屬面呈矩形，在兩個(gè)長(zhǎng)邊上分別連接上端微帶線和下端微帶；在上層金屬面上分別蝕刻有相同的第一環(huán)形槽和第二環(huán)形槽，第一環(huán)形槽和第二環(huán)形槽內(nèi)分別嵌套相同第一矩形槽和第二矩形槽。上層金屬面長(zhǎng)邊兩端沿短邊分別設(shè)置一排等間隔排列的上端金屬接地通孔；下層金屬面尺寸與介質(zhì)基板的尺寸相同，下層金屬面接地，其在上端金屬接地通孔投影的位置設(shè)有下端金屬接地通孔，上端金屬接地通孔與其對(duì)應(yīng)的下端金屬接地通孔之間通過金屬柱連接。
[0006]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，上層金屬面的長(zhǎng)邊為該雙通帶濾波器第一通帶上邊頻波長(zhǎng)的二分之一。所述第一環(huán)形槽和第二環(huán)形槽的長(zhǎng)邊為雙通帶濾波器第一通帶下邊頻波長(zhǎng)的二分之一。所述第一矩形槽和第二矩形槽的長(zhǎng)邊為雙通帶濾波器第二通帶下邊頻波長(zhǎng)的二分之一。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是:(I)本發(fā)明采用SIW-EBG結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)毫米波工作頻段，可以通過簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)槽線的尺寸及微帶線尺寸達(dá)到濾波器的設(shè)計(jì)要求；(2)采用兩個(gè)環(huán)形槽和矩形槽的嵌套結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)耦合，使結(jié)構(gòu)更加緊湊，實(shí)現(xiàn)小型化；(3)本發(fā)明為平面結(jié)構(gòu)，尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工、損耗低。
[0008]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明微波毫米波雙通帶濾波器的上層結(jié)構(gòu)圖；
[0010]圖2是本發(fā)明微波毫米波雙通帶濾波器的下層結(jié)構(gòu)圖；
[0011]圖3是本發(fā)明微波毫米波雙通帶濾波器的立體示意圖；
[0012]圖4是本發(fā)明微波毫米波雙通帶濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖5是本發(fā)明實(shí)施例的仿真的頻率響應(yīng)特性曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]結(jié)合圖1、2，本發(fā)明基于SIW-EBG結(jié)構(gòu)的微波毫米波雙通帶濾波器，其特征在于，包括上端50歐姆微帶線1，下端50歐姆微帶線2、第一環(huán)形微帶線10、第二環(huán)形微帶線11、上層金屬面8、介質(zhì)基板9和下層金屬面12 ;在上層金屬面8上分別蝕刻有第一環(huán)形槽3、第二環(huán)形槽4、第一矩形槽5和第二矩形槽6，且矩形槽平行嵌套在環(huán)形槽里面，第一環(huán)形槽3和第二環(huán)形槽4的長(zhǎng)邊為雙通帶濾波器第一通帶下邊頻波長(zhǎng)的二分之一，且兩環(huán)形槽關(guān)于介質(zhì)基板中心位置對(duì)稱，第一矩形槽5和第二矩形槽6的長(zhǎng)邊為雙通帶濾波器第二通帶下邊頻波長(zhǎng)的二分之一，且兩矩形槽關(guān)于介質(zhì)基板中心位置對(duì)稱；環(huán)形槽的間隙通常為
0.05?0.2mm ;第一環(huán)形微帶線10和第二環(huán)形微帶線11填補(bǔ)在環(huán)形槽和矩形槽之間，且兩環(huán)形微帶線的長(zhǎng)邊約為雙通帶濾波器第二通帶上邊頻波長(zhǎng)的二分之一；金屬接地通孔7位于上層金屬面的兩側(cè)邊緣位置，兩排金屬接地通孔關(guān)于介質(zhì)基板中心位置對(duì)稱，且等間隔排列；上層金屬面8的寬度與介質(zhì)基板9的寬度相同，下層金屬面12的長(zhǎng)度和寬度與介質(zhì)基板9的長(zhǎng)度和寬度相同，上層金屬面8的寬度約為該雙通帶濾波器第一通帶上邊頻波長(zhǎng)的二分之一。結(jié)合二端口網(wǎng)絡(luò)，基于SIW-EBG結(jié)構(gòu)進(jìn)行雙通帶濾波器設(shè)計(jì)，上層金屬面的寬度、環(huán)形槽的長(zhǎng)邊分別為對(duì)應(yīng)雙通帶濾波器第一通帶的上邊頻、下邊頻波長(zhǎng)的二分之一，可以方便控制雙通帶濾波器第一通帶的上下邊頻，此為第一個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)；環(huán)形微帶線的長(zhǎng)邊及矩形槽的長(zhǎng)邊分別為對(duì)應(yīng)第二通帶的上邊頻、下邊頻波長(zhǎng)的二分之一，可以方便控制雙通帶濾波器第二通帶的上下邊頻，此為第二個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)；第二個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)耦合到第一個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)，其耦合強(qiáng)度由環(huán)形槽的間隙及環(huán)形微帶線的尺寸決定。由二端口網(wǎng)絡(luò)可知，該耦合對(duì)第一個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)影響較小，對(duì)第二個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)影響較大，因此環(huán)形槽的間隙及環(huán)形微帶線的尺寸將影響雙通帶濾波器第二通帶的上下邊頻，但基本不影響第一通帶的上下邊頻。
[0015]本發(fā)明微波毫米波雙通帶濾波器，介質(zhì)基板9的介電常數(shù)ε r通常為2?10，高度通常為0.2?1mm，介質(zhì)基板9上層的50歐姆微帶線I和2為能量的輸入/輸出端口，寬度通常為0.3?2臟。
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0017]本發(fā)明微波毫米波雙通帶濾波器采用SIW-EBG結(jié)構(gòu)，結(jié)合二端口網(wǎng)絡(luò)理論，設(shè)計(jì)出了結(jié)構(gòu)更為緊湊，通帶可調(diào)的雙通帶濾波器。整個(gè)濾波器的尺寸為4.8mmX4mmX0.508mm,介質(zhì)基板為Rogers R04003 (tm),相對(duì)介電常數(shù)為3.55。介質(zhì)基板分上下兩層結(jié)構(gòu),第一通帶的中心頻率為26.5GHz，帶寬為6GHz ;第二通帶的中心頻率為39.5GHz，帶寬為2GHz。對(duì)應(yīng)第一通帶的上邊頻的二分之一波長(zhǎng)為4.67mm，第一通帶的下邊頻的二分之一波長(zhǎng)為
2.75mm，第二通帶的上邊頻的二分之一波長(zhǎng)為2.06mm，第二通帶的下邊頻的二分之一波長(zhǎng)為1.99mm。結(jié)合附圖3可得,W1^ I1分別為介質(zhì)基板9的寬度和長(zhǎng)度,上層金屬面8的寬度與介質(zhì)基板9的寬度相同，下層金屬面12的長(zhǎng)度和寬度與介質(zhì)基板9的長(zhǎng)度和寬度相同。WtlUtl分別為50歐姆微帶線1、2的寬度和長(zhǎng)度，w2、s2分別為對(duì)稱環(huán)形槽3、4的長(zhǎng)邊和短邊，w3、S3分別為對(duì)稱矩形槽5、6的長(zhǎng)邊和短邊，W4為對(duì)稱環(huán)形微帶線10、11的長(zhǎng)邊，S0為上層金屬面8的長(zhǎng)度，S1為第一環(huán)形槽3距離上端50歐姆微帶線I及第二環(huán)形槽4距離下端50歐姆微帶線2的長(zhǎng)度，S4為對(duì)稱環(huán)形槽3與4之間的距離長(zhǎng)度，e為第一環(huán)形微帶線10和第一環(huán)形槽3之間及第二環(huán)形微帶線11和第二環(huán)形槽4之間的距離，c為第一環(huán)形槽3與第一矩形槽5之間及第二環(huán)形槽4與第二矩形槽6之間的間隙，V為金屬接地通孔7之間的間隙大小。環(huán)形槽和矩形槽的短邊是由EBG結(jié)構(gòu)帶通濾波器的耦合決定的，各參數(shù)值具體如下:
[0018]w0 = lmm, 10 = lmm, I1 = 4mm, W1 = 4.8mm, w2 = 2.98mm, w3 = 2.25mm, w4 = 2.78mm，s0 = 2.02mm，S1 = 0.69mm，s2 = 0.25mm，s3 = 0.31mm，s4 = 0.16mm，e = 0.1mm，c = 0.1mm，V = 0.42mm。
[0019]本實(shí)施例使用ANSYS公司的全波電磁仿真軟件HFSS進(jìn)行仿真，所得仿真?zhèn)鬏斚禂?shù)曲線如圖4所示，結(jié)果表明:本發(fā)明微波毫米波雙通帶濾波器第一條通帶的中心頻率為26.5GHz，插入損耗和回波損耗分別為1.2dB和23dB，其3dB帶寬為6GHz ;第二條通帶的中心頻率為39.5GHz，插入損耗和回波損耗分別為2.2dB和28dB，其3dB帶寬為2GHz。
【權(quán)利要求】
1.一種微波毫米波雙通帶濾波器，包括介質(zhì)介質(zhì)基板(9)，以及位于介質(zhì)基板(9)上表面的上層金屬面(8)和下表面的下層金屬面(12)，其特征在于， 上層金屬面(8)呈矩形，在兩個(gè)長(zhǎng)邊上分別連接上端微帶線(1)和下端微帶線(2);在上層金屬面(8)上分別蝕刻有相同的第一環(huán)形槽(3)和第二環(huán)形槽(4)，第一環(huán)形槽(3)和第二環(huán)形槽(4)內(nèi)分別嵌套相同第一矩形槽(5)和第二矩形槽￠);第一環(huán)形槽(3)和第一矩形槽(5)之間為第一環(huán)形微帶線(10)，第二環(huán)形槽(4)和第二矩形槽(6)之間為第二環(huán)形微帶線(11); 上層金屬面(8)長(zhǎng)邊兩端沿短邊分別設(shè)置一排等間隔排列的上端金屬接地通孔(7)；下層金屬面(12)尺寸與介質(zhì)基板(9)的尺寸相同，下層金屬面(12)接地，其在上端金屬接地通孔(7)投影的位置設(shè)有下端金屬接地通孔，上端金屬接地通孔(7)與其對(duì)應(yīng)的下端金屬接地通孔之間通過金屬柱連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波毫米波雙通帶濾波器，其特征在于，上層金屬面(8)的長(zhǎng)邊為該雙通帶濾波器第一通帶上邊頻波長(zhǎng)的二分之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波毫米波雙通帶濾波器，其特征在于，第一環(huán)形槽(3)和第二環(huán)形槽(4)為矩形環(huán)，且長(zhǎng)邊平行于上層金屬面(8)的長(zhǎng)邊，且每個(gè)環(huán)形槽關(guān)于垂直于上層金屬面(8)長(zhǎng)邊的中軸線對(duì)稱，且兩個(gè)環(huán)形槽之間關(guān)于垂直于上層金屬面(8)短邊的中軸線對(duì)稱；所述第一環(huán)形槽(3)和第二環(huán)形槽(4)的長(zhǎng)邊為雙通帶濾波器第一通帶下邊頻波長(zhǎng)的二分之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微波毫米波雙通帶濾波器，其特征在于，第一矩形槽(5)和第二矩形槽(6)長(zhǎng)邊平行于上層金屬面(8)的長(zhǎng)邊，且每個(gè)矩形槽關(guān)于垂直于上層金屬面(8)長(zhǎng)邊的中軸線對(duì)稱，且兩個(gè)矩形槽之間關(guān)于垂直于上層金屬面(8)短邊的中軸線對(duì)稱；所述第一矩形槽(5)和第二矩形槽(6)的長(zhǎng)邊為雙通帶濾波器第二通帶下邊頻波長(zhǎng)的二分之一。
5.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的微波毫米波雙通帶濾波器，其特征在于，上端微帶線(1)和下端微帶線(2)均為50歐姆微帶線。
【文檔編號(hào)】H01P1/203GK104393381SQ201410674176
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】肖倩, 周春霞, 吳文, 康煒, 吳昭 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)