一種采用u型槽線的寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種采用U型槽線的寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器，包括基片集成波導(dǎo)，所述基片集成波導(dǎo)包括介質(zhì)基板、設(shè)置在介質(zhì)基板正面和反面的兩層金屬貼片以及上下兩排金屬通孔，所述兩層金屬貼片構(gòu)成基片集成波導(dǎo)的上下壁，所述上下兩排金屬通孔構(gòu)成基片集成波導(dǎo)的左右壁，所述介質(zhì)基板正面的金屬貼片上刻蝕有U型槽線，所述刻蝕U型槽線的基片集成波導(dǎo)形成多模諧振器。本實(shí)用新型的寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器利用刻蝕的U型槽線，使基片集成波導(dǎo)形成多模諧振器，消除了在基片集成波導(dǎo)上面刻蝕周期性EBG結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，能夠滿足小型化寬帶通信系統(tǒng)要求，既克服了傳統(tǒng)微帶寬帶濾波器損耗大的缺陷，又解決了利用金屬波導(dǎo)造價(jià)昂貴的問題，有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種采用U型槽線的寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器，尤其是一種采用U型槽線的寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器，屬于無線通訊領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]無線通訊技術(shù)在現(xiàn)實(shí)社會生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，作為無線通訊領(lǐng)域的重要組成不跟，帶通濾波器的需求也日益增加。較早的微帶帶通濾波器由于在平面制圖和制板上的方便而被廣泛應(yīng)用，但是這種濾波器的損耗大，特別在高頻的時(shí)候會產(chǎn)生很大的能量輻射。隨著通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，對濾波器的要求也越來越高。采用金屬波導(dǎo)的毫米波濾波器雖然能夠達(dá)到較好的技術(shù)指標(biāo)，但是造價(jià)昂貴，不能被廣泛地應(yīng)用；具有EBG(Electromagnetic Band-Gap)結(jié)構(gòu)的毫米波濾波器，能夠很好的滿足現(xiàn)在的技術(shù)指標(biāo)要求，但是這種濾波器體積較大。最近，采用基片集成波導(dǎo)(Substrate IntegratedWaveguide,簡稱SIW)的毫米波濾波器受到很高的重視，它可以實(shí)現(xiàn)體積小，成本低的高性能帶通濾波器。它是一種新型波導(dǎo)，具有傳統(tǒng)的金屬波導(dǎo)品質(zhì)因數(shù)高、易于設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，同時(shí)也具有體積小、造價(jià)低、易加工等傳統(tǒng)波導(dǎo)所沒有的特點(diǎn)。它的這些優(yōu)點(diǎn)，使得這種結(jié)構(gòu)的濾波器被廣泛應(yīng)用于無線通訊系統(tǒng)。
[0003]據(jù)調(diào)查與了解，已經(jīng)公開的現(xiàn)有技術(shù)如下:
[0004]I) 2005 年，祝雷等人在 IEEE Microwave and Wireless Components Letters 上發(fā)表題為“Ultra-wideband (UffB) bandpaSS filters using multiple-mode resonator，，的文章中，作者提出了一種采用階躍阻抗線的多模諧振器，結(jié)構(gòu)如圖1a所示，這種結(jié)構(gòu)若干個(gè)諧振模式平移到所需要的通帶中，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)超寬帶濾波器；圖1b是它的仿真結(jié)果。
[0005]2)以多模諧振器技術(shù)為基礎(chǔ)，為了提高超寬帶通帶濾波器的帶外抑制水平，研究者們提出了進(jìn)一步改進(jìn)方案。2009年，Wong Sai Wai等人在IEEE Microwave and WirelessComponents Letters 上發(fā)表題為 u Quadrup I e-mode UffB bandpass filter with improvedout-of-band re ject1n”的文章中,提出了多模諧振器中引入兩個(gè)短路枝節(jié)線,使第四個(gè)諧振模式向頻率低端移動(dòng)，與前三個(gè)諧振模式一起構(gòu)成四模式UWB濾波器，并且分別在較低和較高的截止頻率處產(chǎn)生一個(gè)傳輸零點(diǎn)，從而在通帶之外產(chǎn)生較高的帶外抑制，該四模超寬帶濾波器結(jié)構(gòu)如圖2a所示，其測量和仿真的頻率響應(yīng)結(jié)果如圖2b所示。
[0006]3)上述兩種寬帶濾波器是在微帶線上進(jìn)行設(shè)計(jì)的，相對帶寬很寬，但是它們有一個(gè)共同的缺陷是損耗比較大。2005年，郝張成等人在IEEE Transact1n onMicrowave Theory and Techniques 上發(fā)表題為 “Compact Super-ffide Bandpass SubstrateIntegrated Waveguide (SIW) Filters” 提出了在基片集成波導(dǎo)上刻蝕出 electromagneticbandgap (EBG)結(jié)構(gòu)，如圖3a和圖3b所示。仿真結(jié)果如圖3c所示,相對帶寬接近65%,損耗較小，不過這種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易于設(shè)計(jì)和加工。
實(shí)用新型內(nèi)容[0007]本實(shí)用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種具有多模諧振器，且能夠滿足小型化寬帶通信系統(tǒng)要求的采用U型槽線的寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器。
[0008]本實(shí)用新型的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0009]一種采用U型槽線的寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器，包括基片集成波導(dǎo)，所述基片集成波導(dǎo)包括介質(zhì)基板、設(shè)置在介質(zhì)基板正面和反面的兩層金屬貼片以及上下兩排金屬通孔，所述兩層金屬貼片構(gòu)成基片集成波導(dǎo)的上下壁，所述上下兩排金屬通孔依次貫穿介質(zhì)基板正面的金屬貼片、介質(zhì)基板以及介質(zhì)基板反面的金屬貼片，構(gòu)成基片集成波導(dǎo)的左右壁，其特征在于:所述介質(zhì)基板正面的金屬貼片上刻蝕有U型槽線，所述刻蝕U型槽線的基片集成波導(dǎo)形成多模諧振器。
[0010]作為一種優(yōu)選方案，所述U型槽線有一條，該U型槽線設(shè)置在介質(zhì)基板正面的金屬貼片中心處。
[0011 ] 作為一種優(yōu)選方案，所述U型槽線有兩條，所述兩條U型槽線上下對稱構(gòu)成一個(gè)槽線單元，該槽線單元設(shè)置在介質(zhì)基板正面的金屬貼片中心處，其中位于上方的U型槽線兩邊朝下，位于下方的U型槽線兩邊朝上。
[0012]作為一種優(yōu)選方案，所述槽線單元與上排金屬通孔之間還設(shè)有第一金屬通孔，所述槽線單元與下排金屬通孔之間還設(shè)有第二金屬通孔；所述第一金屬通孔與第二金屬通孔上下對稱，并依次貫穿介質(zhì)基板正面的金屬貼片、介質(zhì)基板以及介質(zhì)基板反面的金屬貼片。
[0013]作為一種優(yōu)選方案，所述U型槽線有四條，每兩條U型槽線上下對稱構(gòu)成一個(gè)槽線單元，其中位于上方的U型槽線兩邊朝下，位于下方的U型槽線兩邊朝上；所述兩個(gè)槽線單元分別為第一槽線單元和第二槽線單元，所述第一槽線單元和第二槽線單元左右對稱設(shè)置在介質(zhì)基板正面的金屬貼片上。
[0014]作為一種優(yōu)選方案，所述第一槽線單元與上排金屬通孔之間還設(shè)有第一金屬通孔，所述第一槽線單元與下排金屬通孔之間還設(shè)有第二金屬通孔；所述第二槽線單元與上排金屬通孔之間還設(shè)有第三金屬通孔，所述第二槽線單元與下排金屬通孔之間還設(shè)有第四金屬通孔；所述第一金屬通孔與第二金屬通孔上下對稱，所述第三金屬通孔與第四金屬通孔上下對稱，所述第一金屬通孔與第三金屬通孔左右對稱，所述第二金屬通孔與第四金屬通孔左右對稱，所述第一金屬通孔、第二金屬通孔、第三金屬通孔和第四金屬通孔依次貫穿介質(zhì)基板正面的金屬貼片、介質(zhì)基板以及介質(zhì)基板反面的金屬貼片。
[0015]作為一種優(yōu)選方案，所述上排金屬通孔設(shè)置在靠近兩層金屬貼片的上邊緣處，所述下排金屬通孔設(shè)置在靠近兩層金屬貼片的下邊緣處。
[0016]作為一種優(yōu)選方案，所述介質(zhì)基板正面的金屬貼片左右兩端分別設(shè)有輸出端口和輸入端口。
[0017]本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果:
[0018]1、本實(shí)用新型的寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器利用刻蝕的U型槽線，使基片集成波導(dǎo)形成多模諧振器，消除了在基片集成波導(dǎo)上面刻蝕周期性EBG結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，可以廣泛應(yīng)用于寬帶通信系統(tǒng)。
[0019]2、本實(shí)用新型的寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器的體積比起傳統(tǒng)介質(zhì)集成波導(dǎo)體積有很大的優(yōu)勢，比如在同等5階的濾波器的比較，本實(shí)用新型的電路體積小了 2.5倍。
[0020]3、本實(shí)用新型的寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器具有體積小、制作簡單的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足小型化寬帶通信系統(tǒng)要求，既克服了傳統(tǒng)微帶寬帶濾波器損耗大的缺陷，又解決了利用金屬波導(dǎo)造價(jià)昂貴的問題，有良好的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1a為第一種現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖1b為第一種現(xiàn)有技術(shù)的仿真結(jié)果圖。
[0023]圖2a為第二種現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2b為第二種現(xiàn)有技術(shù)的測量和仿真的頻率響應(yīng)結(jié)果圖。
[0025]圖3a為第三種現(xiàn)有技術(shù)的正面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3b為第三種現(xiàn)有技術(shù)的反面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3c為第三種現(xiàn)有技術(shù)的仿真結(jié)果圖。
[0028]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例1寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器的正面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例1寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器的模式分布圖。
[0030]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例1寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器在強(qiáng)耦合和弱耦合情況下的仿真結(jié)果圖。
[0031]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例2寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器的正面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例2寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器的模式分布圖。
[0033]圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例2寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器在強(qiáng)耦合和弱耦合情況下的仿真結(jié)果圖。
[0034]圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例3寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器的正面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例3寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器的仿真結(jié)果圖。
[0036]圖12為本實(shí)用新型實(shí)施例4寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器的正面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖13為本實(shí)用新型實(shí)施例4寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器的模式分布圖。
[0038]圖14為本實(shí)用新型實(shí)施例4寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器在強(qiáng)耦合和弱耦合情況下的仿真結(jié)果圖。
[0039]圖15為本實(shí)用新型實(shí)施例4寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器的仿真與測量結(jié)果曲線圖。
[0040]圖16為本實(shí)用新型實(shí)施例4寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器的群延時(shí)曲線圖。
[0041 ] 其中，1-介質(zhì)基板，2-正面的金屬貼片，3-上排金屬通孔，4-下排金屬通孔，5-輸出端口，6-輸入端口，7-U型槽線，8-第一金屬通孔，9-第二金屬通孔，10-第一槽線單元，11-第二槽線單元，12-第三金屬通孔，13-第四金屬通孔。
【具體實(shí)施方式】
[0042]實(shí)施例1:
[0043]如圖4所示，本實(shí)施例的寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器包括基片集成波導(dǎo)，所述基片集成波導(dǎo)包括介質(zhì)基板1、設(shè)置在介質(zhì)基板I正面和反面的兩層金屬貼片(正面的金屬貼片標(biāo)示2，反面的金屬貼片圖中未示，實(shí)施例2?4相同)以及上下兩排金屬通孔，所述兩層金屬貼片構(gòu)成基片集成波導(dǎo)的上下壁；所述上下兩排金屬通孔依次貫穿介質(zhì)基板I正面的金屬貼片2、介質(zhì)基板I以及介質(zhì)基板I反面的金屬貼片，兩排金屬通孔相當(dāng)于電壁，構(gòu)成基片集成波導(dǎo)的左右壁，其中所述上排金屬通孔3設(shè)置在靠近兩層金屬貼片2的上邊緣處，所述下排金屬通孔4設(shè)置在靠近兩層金屬貼片2的下邊緣處；所述介質(zhì)基板I正面的金屬貼片2左右兩端分別設(shè)有輸出端口 5和輸入端口 6，中心處刻蝕有一條U型槽線7，刻蝕該U型槽線7的基片集成波導(dǎo)(SIW波導(dǎo))形成多模諧振器，圖中a是用來確定SIW波導(dǎo)的截止頻率，h是用來確定零點(diǎn)的位置，分別如下式(I)和(2)所示:
【權(quán)利要求】
1.一種采用U型槽線的寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器，包括基片集成波導(dǎo)，所述基片集成波導(dǎo)包括介質(zhì)基板、設(shè)置在介質(zhì)基板正面和反面的兩層金屬貼片以及上下兩排金屬通孔，所述兩層金屬貼片構(gòu)成基片集成波導(dǎo)的上下壁，所述上下兩排金屬通孔依次貫穿介質(zhì)基板正面的金屬貼片、介質(zhì)基板以及介質(zhì)基板反面的金屬貼片，構(gòu)成基片集成波導(dǎo)的左右壁，其特征在于:所述介質(zhì)基板正面的金屬貼片上刻蝕有U型槽線，所述刻蝕U型槽線的基片集成波導(dǎo)形成多模諧振器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用U型槽線的寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器，其特征在于:所述U型槽線有一條，該U型槽線設(shè)置在介質(zhì)基板正面的金屬貼片中心處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用U型槽線的寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器，其特征在于:所述U型槽線有兩條，所述兩條U型槽線上下對稱構(gòu)成一個(gè)槽線單元，該槽線單元設(shè)置在介質(zhì)基板正面的金屬貼片中心處，其中位于上方的U型槽線兩邊朝下，位于下方的U型槽線兩邊朝上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種采用U型槽線的寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器，其特征在于:所述槽線單元與上排金屬通孔之間還設(shè)有第一金屬通孔，所述槽線單元與下排金屬通孔之間還設(shè)有第二金屬通孔；所述第一金屬通孔與第二金屬通孔上下對稱，并依次貫穿介質(zhì)基板正面的金屬貼片、介質(zhì)基板以及介質(zhì)基板反面的金屬貼片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用U型槽線的寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器，其特征在于:所述U型槽線有四條，每兩條U型槽線上下對稱構(gòu)成一個(gè)槽線單元，其中位于上方的U型槽線兩邊朝下，位于下方的U型槽線兩邊朝上；所述兩個(gè)槽線單元分別為第一槽線單元和第二槽線單元，所述第一槽線單元和第二槽線單元左右對稱設(shè)置在介質(zhì)基板正面的金屬貼片上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種采用U型槽線的寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器，其特征在于:所述第一槽線單元與上排金屬通孔之間還設(shè)有第一金屬通孔，所述第一槽線單元與下排金屬通孔之間還設(shè)有第二金屬通孔；所述第二槽線單元與上排金屬通孔之間還設(shè)有第三金屬通孔，所述第二槽線單元與下排金屬通孔之間還設(shè)有第四金屬通孔；所述第一金屬通孔與第二金屬通孔上下對稱，所述第三金屬通孔與第四金屬通孔上下對稱，所述第一金屬通孔與第三金屬通孔左右對稱，所述第二金屬通孔與第四金屬通孔左右對稱，所述第一金屬通孔、第二金屬通孔、第三金屬通孔和第四金屬通孔依次貫穿介質(zhì)基板正面的金屬貼片、介質(zhì)基板以及介質(zhì)基板反面的金屬貼片。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一項(xiàng)所述的一種采用U型槽線的寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器，其特征在于:所述上排金屬通孔設(shè)置在靠近兩層金屬貼片的上邊緣處，所述下排金屬通孔設(shè)置在靠近兩層金屬貼片的下邊緣處。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一項(xiàng)所述的一種采用U型槽線的寬帶基片集成波導(dǎo)濾波器，其特征在于:所述介質(zhì)基板正面的金屬貼片左右兩端分別設(shè)有輸出端口和輸入端口。
【文檔編號】H01P1/20GK203826522SQ201420192958
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】王世偉, 陳瑞森, 汪凱, 郭在成, 林景裕, 褚慶昕 申請人:華南理工大學(xué)