源與多諧振器耦合的基片集成波導(dǎo)濾波器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了源與多諧振器耦合的基片集成波導(dǎo)濾波器，包括上下表面均設(shè)有金屬層的介質(zhì)基片，介質(zhì)基片上部設(shè)有第一波導(dǎo)腔體，下部從左到右依次設(shè)有一代表源的基片集成波導(dǎo)和第二波導(dǎo)腔體，三者分別通過第一、第二、第三金屬柱感性窗實現(xiàn)能量耦合，基片集成波導(dǎo)和第二波導(dǎo)腔體還通過交指型槽結(jié)構(gòu)實現(xiàn)電耦合。相當于將普通三等分濾波器的一個諧振器由源來替換，這就減少了一個基片集成波導(dǎo)腔體，該結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)一個傳輸零點，再通過混合耦合方式引入一個傳輸零點，因而濾波器能實現(xiàn)兩個傳輸零點。本實用新型具有較小的插損，采用源與多諧振器耦合理論和混合耦合技術(shù)，比傳統(tǒng)的濾波器有更小的體積，更小的損耗。
【專利說明】源與多諧振器耦合的基片集成波導(dǎo)濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種集成波導(dǎo)濾波器，尤其涉及一種源與多諧振器耦合的基片集成波導(dǎo)濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]在某一特定范圍內(nèi)的微波可以幾乎無衰減或者衰減很小地通過濾波器，而在此頻率以外的微波，濾波器對其有很強的反射或吸收，因而幾乎無法通過濾波器。濾波器性能的優(yōu)劣決定著整個系統(tǒng)通信質(zhì)量的好壞。早期的微波電路主要以金屬波導(dǎo)為代表，可以通過在波導(dǎo)里加載金屬桿而構(gòu)成濾波器。基于金屬波導(dǎo)的濾波器功率容量高，損耗低，性能優(yōu)異，但是加工成本高，且不適合與現(xiàn)代平面電路集成。微帶電路的出現(xiàn)對微波毫米波電路的發(fā)展具有重要意義。微帶電路的優(yōu)點主要有:體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。但是，隨著頻率的升高，微帶電路的缺點也逐漸暴露出來，主要有:輻射和泄露變大，電路的Q值變低，插入損耗大。由于波導(dǎo)和微帶都有其不可克服的缺點，人們不得不發(fā)展新的微波技術(shù)?；刹▽?dǎo)(SIW)是最近幾年提出的一種新型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，它的基本結(jié)構(gòu)是上下底面為金屬層，中間為低損耗介質(zhì)基片，然后在介質(zhì)上添加兩排金屬化通孔，這樣就可以在介質(zhì)基片上實現(xiàn)傳統(tǒng)的金屬波導(dǎo)傳輸特性?；刹▽?dǎo)在一定程度上綜合了微帶和波導(dǎo)的優(yōu)點，在保持傳統(tǒng)濾波器高功率容量，低損耗優(yōu)點的同時，還保留了一般平面?zhèn)鬏斁€濾波器易于集成，輕量化、易于加工等優(yōu)點。由于頻譜資源有限，現(xiàn)代通信系統(tǒng)對濾波器的選擇性提出了越來越高的要求。常用的方法是通過多個獨立的諧振腔的交叉耦合來產(chǎn)生傳輸零點。但是該方法設(shè)計復(fù)雜，濾波器體積也偏大。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)利用三個諧振器的交叉耦合來實現(xiàn)一個傳輸零點，而實現(xiàn)兩個傳輸零點需要四個諧振腔，這樣的濾波器實現(xiàn)起來比較困難，濾波器體積較大，損耗較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的就在于提供一種解決上述問題，僅需要兩個諧振腔就可以實現(xiàn)兩個傳輸零點的源與多諧振器耦合的基片集成波導(dǎo)濾波器。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是這樣的:一種源與多諧振器耦合的基片集成波導(dǎo)濾波器，包括上下表面均設(shè)有金屬層的介質(zhì)基片，所述介質(zhì)基片為長方形，上部設(shè)有第一波導(dǎo)腔體，下部從左到右依次設(shè)有一代表源的基片集成波導(dǎo)和第二波導(dǎo)腔體，所述第一波導(dǎo)腔體和第二波導(dǎo)腔體均工作在TEltll模式，所述第一波導(dǎo)腔體與基片集成波導(dǎo)間設(shè)有第一金屬柱感性窗、與第二波導(dǎo)腔體間設(shè)有第二金屬柱感性窗，所述基片集成波導(dǎo)和第二波導(dǎo)腔體間設(shè)有第三金屬柱感性窗，且第三金屬柱感性窗內(nèi)設(shè)有交指型槽結(jié)構(gòu)，基片集成波導(dǎo)和第二波導(dǎo)腔體相互遠離的一端分別設(shè)有共面波導(dǎo)輸入端和共面波導(dǎo)輸出端。
[0006]作為優(yōu)選:所述基片集成波導(dǎo)、第一波導(dǎo)腔體和第二波導(dǎo)腔體均由貫穿金屬層和介質(zhì)基片的金屬化通孔陣列構(gòu)成。[0007]作為優(yōu)選:所述介質(zhì)基片為Rogers5880，介電常數(shù)為2.2，厚0.5 mm。
[0008]作為優(yōu)選:所述的金屬化通孔陣列中，通孔的直徑為0.5 mm，相鄰?fù)组g的間距為I mnin
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于:提供了一種具有兩個傳輸零點的二階濾波器，主要基于基片集成波導(dǎo)技術(shù)，源與多諧振器同時耦合技術(shù)，混合耦合技術(shù)，非常適合應(yīng)用于微波和毫米波電路領(lǐng)域。
[0010]本實用新型，相當于將普通三等分濾波器的一個諧振器由源來替換，這就減少了一個基片集成波導(dǎo)腔體，基片集成波導(dǎo)、第一波導(dǎo)腔體和第二波導(dǎo)腔體這三者間，首先通過第一金屬柱感性窗、第二金屬柱感性窗和第三金屬柱感性窗實現(xiàn)能量的耦合，而代表源的基片集成波導(dǎo)和第二波導(dǎo)腔體間還通過交指型槽結(jié)構(gòu)實現(xiàn)電耦合，從而實現(xiàn)混合耦合，從而又再引入一個傳輸零點。
[0011]本實用新型具有較小的插損，采用源與多諧振器耦合理論和混合耦合技術(shù)，只使用兩個腔體就實現(xiàn)了兩個傳輸零點，而傳統(tǒng)的交叉耦合濾波器實現(xiàn)同樣的性能需要四個腔體，因而比傳統(tǒng)的濾波器有更小的體積，更小的損耗。
[0012]同時，本實用新型能產(chǎn)生兩個傳輸零點，具有很好的選擇性，也較好地改善了帶外衰減特性。
[0013]最后，本實用新型采用單層基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，制作非常簡單，全部利用成熟的標準工業(yè)工藝，成本低而精度高，容易批量生產(chǎn)，封閉結(jié)構(gòu)因而輻射小，隔離和抗干擾能力強，容易與有源平面電路集成，這相對于金屬波導(dǎo)濾波器而言是個很大的優(yōu)勢。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為圖1的剖視圖；
[0016]圖3為本實用新型的傳輸特性圖。
[0017]圖中:1、介質(zhì)基片；2、金屬化通孔陣列；31、第一波導(dǎo)腔體；32、第二波導(dǎo)腔體；4、基片集成波導(dǎo)；51、第一金屬柱感性窗；52、第二金屬柱感性窗；53、第三金屬柱感性窗；6、交指型槽結(jié)構(gòu)；71、共面波導(dǎo)輸入端；72、共面波導(dǎo)輸出端；8、金屬層。
【具體實施方式】
[0018]下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0019]實施例1:參見圖1、圖2，一種源與多諧振器耦合的基片集成波導(dǎo)濾波器，包括上下表面均設(shè)有金屬層8的介質(zhì)基片1，所述介質(zhì)基片I為長方形，上部設(shè)有第一波導(dǎo)腔體31，下部從左到右依次設(shè)有一代表源的基片集成波導(dǎo)4和第二波導(dǎo)腔體32，所述第一波導(dǎo)腔體31和第二波導(dǎo)腔體32均工作在TEltll模式，所述第一波導(dǎo)腔體31與基片集成波導(dǎo)4間設(shè)有第一金屬柱感性窗51、與第二波導(dǎo)腔體32間設(shè)有第二金屬柱感性窗52，所述基片集成波導(dǎo)4和第二波導(dǎo)腔體32間設(shè)有第三金屬柱感性窗53，且第三金屬柱感性窗53內(nèi)設(shè)有交指型槽結(jié)構(gòu)6，基片集成波導(dǎo)4和第二波導(dǎo)腔體32相互遠離的一端分別設(shè)有共面波導(dǎo)輸入端71和共面波導(dǎo)輸出端72。
[0020]本實施例中，所述基片集成波導(dǎo)4、第一波導(dǎo)腔體31和第二波導(dǎo)腔體32均由貫穿金屬層8和介質(zhì)基片I的金屬化通孔陣列2構(gòu)成,所述介質(zhì)基片I為Rogers5880,介電常數(shù)為2.2,厚0.5 mm,所述的金屬化通孔陣列2中，通孔的直徑為0.5 mm,相鄰?fù)组g的間距為I mmD
[0021]本實用新型相當于將普通三等分濾波器的一個諧振器由源來替換，這就減少了一個基片集成波導(dǎo)4腔體，基片集成波導(dǎo)4、第一波導(dǎo)腔體31和第二波導(dǎo)腔體32這三者間，首先通過第一金屬柱感性窗51、第二金屬柱感性窗52和第三金屬柱感性窗53實現(xiàn)能量的率禹合，實現(xiàn)一個傳輸零點，而代表源的基片集成波導(dǎo)4和第二波導(dǎo)腔體32間還通過交指型槽結(jié)構(gòu)6實現(xiàn)電耦合，從而實現(xiàn)混合耦合，從而又再引入一個傳輸零點。
[0022]所述第一波導(dǎo)腔體31與基片集成波導(dǎo)4間設(shè)有第一金屬柱感性窗51、與第二波導(dǎo)腔體32間設(shè)有第二金屬柱感性窗52，分別通過第一金屬柱感性窗51和第二金屬柱感性窗52實現(xiàn)能量耦合，基片集成波導(dǎo)4和第二波導(dǎo)腔體32間設(shè)有第三金屬柱感性窗53，二者通過第三金屬柱感性窗53實現(xiàn)能量耦合，以上組合能提供一個傳輸零點。
[0023]同時，第三金屬柱感性窗53內(nèi)設(shè)有交指型槽結(jié)構(gòu)6，基片集成波導(dǎo)4和第二波導(dǎo)腔體32間還能夠通過交指型槽結(jié)構(gòu)6實現(xiàn)電耦合，從而又再引入一個傳輸零點。
[0024]本實用新型利用源與多波導(dǎo)腔體耦合以及交指型槽結(jié)構(gòu)6實現(xiàn)混合耦合來產(chǎn)生傳輸零點，實現(xiàn)了很好的頻率選擇性，帶外抑制性好，帶內(nèi)插損小，性能優(yōu)異，并且設(shè)計也很方便。
[0025]本實施例中，濾波器仿真和實測的傳輸特性如圖3所示。從圖中可以看到，實測回波損耗優(yōu)于-12 dB，帶內(nèi)插損大約為2.7 dB，該損耗是包含了測試接頭，微帶饋線及共面波導(dǎo)的影響，這些損耗在Ku波段還是比較明顯的，扣除這部分損耗，濾波器的損耗會更小。測試與仿真結(jié)果非常吻合，在濾波器的上下邊帶，可以發(fā)現(xiàn)兩個很明顯的傳輸零點，很好地提高了濾波器的選擇性，帶內(nèi)有兩個極點，使濾波器的通帶趨于平整。
【權(quán)利要求】
1.一種源與多諧振器耦合的基片集成波導(dǎo)濾波器，包括上下表面均設(shè)有金屬層的介質(zhì)基片，其特征在于:所述介質(zhì)基片為長方形，上部設(shè)有第一波導(dǎo)腔體，下部從左到右依次設(shè)有一代表源的基片集成波導(dǎo)和第二波導(dǎo)腔體，所述第一波導(dǎo)腔體和第二波導(dǎo)腔體均工作在TElOl模式，所述第一波導(dǎo)腔體與基片集成波導(dǎo)間設(shè)有第一金屬柱感性窗、與第二波導(dǎo)腔體間設(shè)有第二金屬柱感性窗，所述基片集成波導(dǎo)和第二波導(dǎo)腔體間設(shè)有第三金屬柱感性窗，且第三金屬柱感性窗內(nèi)設(shè)有交指型槽結(jié)構(gòu)，基片集成波導(dǎo)和第二波導(dǎo)腔體相互遠離的一端分別設(shè)有共面波導(dǎo)輸入端和共面波導(dǎo)輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的源與多諧振器耦合的基片集成波導(dǎo)濾波器，其特征在于:所述基片集成波導(dǎo)、第一波導(dǎo)腔體和第二波導(dǎo)腔體均由貫穿金屬層和介質(zhì)基片的金屬化通孔陣列構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的源與多諧振器耦合的基片集成波導(dǎo)濾波器，其特征在于:所述介質(zhì)基片為Rogers5880,介電常數(shù)為2.2,厚0.5 mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的源與多諧振器耦合的基片集成波導(dǎo)濾波器，其特征在于:所述的金屬化通孔陣列中，通孔的直徑為0.5 mm，相鄰?fù)组g的間距為I mm。
【文檔編號】H01P1/208GK203707287SQ201420083602
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】李榮強, 郭文鳳 申請人:成都信息工程學(xué)院