一種橢圓缺陷結(jié)構(gòu)四分之一?；刹▽?dǎo)帶通濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波毫米波濾波器領(lǐng)域，具體涉及基片集成波導(dǎo)濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年提出多種基片集成波導(dǎo)濾波器，基片集成波導(dǎo)是由傳統(tǒng)金屬波導(dǎo)結(jié)構(gòu)變形而來，在普通基片上開兩排金屬通孔，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)波導(dǎo)的窄邊，基片集成波導(dǎo)在保留了傳統(tǒng)波導(dǎo)的一系列優(yōu)點的同時，還可以與廣泛使用的微帶電路實現(xiàn)無縫隙集成?；刹▽?dǎo)結(jié)構(gòu)具備了傳輸損耗小，輻射小，高Q值，易于加工維護，體積小重量輕的優(yōu)點，適合微波毫米波電路的設(shè)計和大規(guī)模生產(chǎn)。但是相對微帶濾波器，基片集成波導(dǎo)濾波器尺寸還是較大。雖然先進的多層技術(shù)可以減小整體尺寸，但是成本高，加工過程復(fù)雜。為了進一步縮小濾波器的體積，可以沿著基片集成波導(dǎo)諧振腔的磁壁將諧振腔切開，這樣更小體積的基于半模、四分之一?；刹▽?dǎo)的濾波器被提出，并且具有與全模諧振腔相似的電磁特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提出一種橢圓缺陷結(jié)構(gòu)四分之一?；刹▽?dǎo)帶通濾波器，兼具傳統(tǒng)基片集成波導(dǎo)濾波器各種優(yōu)點，進一步減小濾波器的尺寸。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種橢圓缺陷結(jié)構(gòu)四分之一?；刹▽?dǎo)帶通濾波器，其特征包括:介質(zhì)基片以及設(shè)置在介質(zhì)基片上下表面的金屬貼片和金屬通孔，所述金屬貼片包括輸入輸出端口微帶線和帶有橢圓缺陷結(jié)構(gòu)的四分之一模基片集成波導(dǎo)第一諧振腔、第二諧振腔和第三諧振腔；所述第一諧振腔與第三諧振腔以第二諧振腔的中心軸鏡像對稱；所述金屬通孔貫穿介質(zhì)基片和上下表面金屬貼片；利用四分之一?；刹▽?dǎo)，所述的四分之一?；刹▽?dǎo)是沿著基片集成波導(dǎo)矩形諧振腔對角線磁壁將諧振腔切開得到，具有兩個開放式邊界；表面開縫橢圓形缺陷的四分之一?；刹▽?dǎo)是在諧振腔的上層金屬面按橢圓長軸平行于直角三角形的斜邊的方向放置刻蝕的橢圓，通過在四分之一?；刹▽?dǎo)上形成橢圓形缺陷結(jié)構(gòu)來作為基本諧振單元。
[0005]所述濾波器第一諧振腔和第二諧振腔之間通過凹槽實現(xiàn)電耦合，第二諧振腔和第三諧振腔之間通過凹槽實現(xiàn)電耦合，第一諧振腔和第三諧振腔之間通過感性窗口實現(xiàn)磁耦合，從而實現(xiàn)交叉耦合，第一諧振腔和第三諧振腔之間的耦合是濾波器產(chǎn)生了傳輸零點，耦合強度越大，傳輸零點越靠近通帶邊緣，選擇性越好；輸入輸出端口直接與兩個特征阻抗為50歐姆的微帶線連接。
[0006]本發(fā)明有益效果是:相比傳統(tǒng)三腔耦合濾波器，橢圓形缺陷結(jié)構(gòu)四分之一?；刹▽?dǎo)濾波器體積減少了 87%，通過在四分之一?；刹▽?dǎo)上形成橢圓形缺陷結(jié)構(gòu)來作為基本諧振單元，諧振腔的表面電流會繞過表面的橢圓缺陷，這樣延長等效電流路徑，增大電長度，從而使諧振頻率降低，通過改變?nèi)毕荽笮?，可以得到耦合矩陣中的不同頻率的諧振腔。在相同的諧振頻率下，表面有橢圓缺陷諧振腔的尺寸會比沒有橢圓缺陷的諧振腔要小，減小了每個腔的尺寸，從而減小了整個濾波器的尺寸。通帶內(nèi)插入損耗優(yōu)于-0.9dB，通帶內(nèi)回波損耗優(yōu)于-18.2dB，在4GHz處出現(xiàn)傳輸零點極大的提高了上阻帶的頻率選擇性。
【附圖說明】
[0007]圖1a是本發(fā)明實施例單個諧振腔的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖1b是本發(fā)明實施例單個諧振腔的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2是本發(fā)明實施例的濾波器的結(jié)構(gòu)分布示意圖。
[0010]圖3是本發(fā)明實施例的濾波器的頻率響應(yīng)曲線。
[0011]圖中:單腔體橢圓缺陷四分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔1、橢圓形缺陷2、金屬通孔3、介質(zhì)基片4、上表面金屬貼片5、下表面金屬貼片6、輸入端口 7、第一諧振腔8、第二諧振腔9、第三諧振腔10、輸出端口 11。
【具體實施方式】
[0012]橢圓缺陷結(jié)構(gòu)四分之一?；刹▽?dǎo)帶通濾波器，所述濾波器包括:介質(zhì)基片4以及設(shè)置在介質(zhì)基片上下表面的金屬貼片5、6和金屬通孔3，所述金屬通孔貫穿介質(zhì)基片和上下表面金屬貼片。如圖1a所示為單個四分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔1，其兩個開放式邊界相當于理想磁壁，諧振器的諧振頻率主要由斜邊的長度b決定，通過在四分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔的上層金屬面按橢圓長軸平行于直角三角形的斜邊的方向放置刻蝕的橢圓2，短軸長度r用以調(diào)節(jié)橢圓缺陷2的大小，軸向比率值固定為3.3。
[0013]如圖2所示本發(fā)明是以三個表面開橢圓形槽的四分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔組成的交叉耦合濾波器，所述濾波器包括:輸入端口 7、輸出端口 11、第一諧振腔8、第二諧振腔9、第三諧振腔10。所述第一諧振腔8與第三諧振腔10以第二諧振腔9的中心軸鏡像對稱；第二諧振腔9與第一、第二諧振腔8、10之間均為負耦合；第一諧振腔8與第三諧振腔10之間通過感性窗口實現(xiàn)正耦合；濾波器的輸入端口 7、輸出端口 11分別連接第一諧振腔8和第二諧振腔10。輸入輸出端口直接與兩個特征阻抗為50歐姆的微帶線連接。本發(fā)明的濾波器的中心頻率取決于諧振腔的諧振頻率，帶寬主要受耦合系數(shù)的影響。諧振腔的諧振頻率主要由斜邊的長度b決定，A用于調(diào)節(jié)第二諧振腔9，r 2用于調(diào)節(jié)第一、第二諧振腔8、10。g用于調(diào)節(jié)第二諧振腔9與第一、第三諧振腔8、10之間的耦合強度。同樣，j用于調(diào)節(jié)第一諧振腔8與第三諧振腔10之間的耦合強度，決定了濾波器傳輸零點的位置。輸入端口 7和輸出端口 11分別與第一諧振腔8和第三諧振腔10相連，其特征阻抗為50 Ω，w用來調(diào)節(jié)輸入輸出端微帶線的阻抗1:用來調(diào)節(jié)外部品質(zhì)因數(shù)Q。
[0014]本實施例中，選用的介質(zhì)基片相對介電常數(shù)為2.2，厚度0.508mm ;如圖中各幾何參數(shù)分另lJ為:w = 1.6mm, I1= 9.3mm, 12= 10mm, r i= 2mm, r 2= 1.92mm, j = 4mm, b = 30mm,d = 0.5mm，p = 1mm，g = 0.62mm，總體尺寸包括 50 歐姆微帶線 20X53X0.508mm3。
[0015]如圖3所示為本發(fā)明實施例的濾波器的頻率響應(yīng)曲線，其中虛線為仿真結(jié)果，實線為測試結(jié)果，從圖中可以看到，仿真結(jié)果與測試結(jié)果相吻合，本發(fā)明的濾波器中心頻率為
3.6GHz，相對帶寬為8.6 %，通帶內(nèi)插入損耗優(yōu)于0.9dB，通帶內(nèi)回波損耗優(yōu)于-18.2dB，在4GHz處出現(xiàn)傳輸零點極大的提高了上阻帶的頻率選擇性。
[0016]本發(fā)明是一種橢圓缺陷結(jié)構(gòu)四分之一模基片集成波導(dǎo)小型化帶通濾波器，該濾波器中四分之一模諧振器相比傳統(tǒng)的基片集成波導(dǎo)諧振腔濾波器的尺寸減小了大約75%。通過引入橢圓形缺陷延長等效電流路徑，增大電長度，從而使諧振頻率降低，通過改變?nèi)毕荽笮?，可以得到不同頻率的諧振腔。相比傳統(tǒng)三腔耦合濾波器，橢圓形缺陷結(jié)構(gòu)四分之一?；刹▽?dǎo)濾波器體積減少了 87%。濾波器上通帶出現(xiàn)一個傳輸零點，具有很好的頻率選擇性，同時還具有結(jié)構(gòu)緊湊，性能穩(wěn)定，易于集成等特點。
[0017]以上所述的實施例并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，任何根據(jù)上述發(fā)明方案技術(shù)的內(nèi)容對實施例形狀或結(jié)構(gòu)上作的任何變化，均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種橢圓缺陷結(jié)構(gòu)四分之一?；刹▽?dǎo)帶通濾波器，其特征在于:通過在四分之一?；刹▽?dǎo)上形成橢圓形缺陷結(jié)構(gòu)來作為基本諧振單元，該濾波器包括輸入端口(7)、第一諧振腔(8)、第二諧振腔(9)、第三諧振腔(10)、輸出端口(11);所述第一諧振腔(8)與第三諧振腔(10)以第二諧振腔(9)的中心軸鏡像對稱；第一諧振腔⑶和第二諧振腔(9)之間通過凹槽實現(xiàn)電耦合，第二諧振腔(9)和第三諧振腔(10)之間通過凹槽實現(xiàn)電耦合，第一諧振腔(8)和第三諧振腔(10)之間通過感性窗口實現(xiàn)磁耦合；輸入端口(7)、輸出端口(11)直接與兩個特征阻抗為50歐姆的微帶線連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橢圓缺陷結(jié)構(gòu)四分之一?；刹▽?dǎo)帶通濾波器，其特征在于:該濾波器由三個橢圓缺陷四分之一?；刹▽?dǎo)諧振腔構(gòu)成，單個諧振腔(I)利用四分之一?；刹▽?dǎo)，在四分之一模諧振腔的上表面金屬貼片上按橢圓長軸平行于三角形的斜邊的方向刻蝕橢圓形缺陷(2);所述諧振腔包括:介質(zhì)基片(4)以及設(shè)置在介質(zhì)基片上表面金屬貼片(5)、下表面金屬貼片(6)和金屬通孔(3);所述金屬通孔(3)貫穿介質(zhì)基片(4)和上表面金屬貼片(5)、下表面金屬貼片(6)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橢圓缺陷結(jié)構(gòu)四分之一?；刹▽?dǎo)帶通濾波器，其特征在于:所述的四分之一?；刹▽?dǎo)是沿著基片集成波導(dǎo)矩形諧振腔對角線磁壁將諧振腔切開得到，具有兩個開放式邊界，具有矩形諧振腔的性能。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種橢圓缺陷結(jié)構(gòu)四分之一?；刹▽?dǎo)帶通濾波器，該濾波器包括：介質(zhì)基片以及設(shè)置在介質(zhì)基片上下表面的金屬貼片和金屬通孔；金屬貼片包括輸入輸出端口微帶線和帶有橢圓缺陷結(jié)構(gòu)的四分之一?；刹▽?dǎo)第一諧振腔、第二諧振腔和第三諧振腔；所述第一諧振腔與第三諧振腔以第二諧振腔的中心軸鏡像對稱；第一諧振腔與第二諧振腔之間設(shè)有第一電耦合，第二諧振腔與第三諧振腔之間設(shè)有第二電耦合,第一諧振腔與第三諧振腔之間通過感性窗口實現(xiàn)磁耦合。本發(fā)明的有益效果為：橢圓形缺陷結(jié)構(gòu)四分之一?；刹▽?dǎo)帶通濾波器具有結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小型化，性能穩(wěn)定且易于系統(tǒng)集成的特點。
【IPC分類】H01P1/203
【公開號】CN105006613
【申請?zhí)枴緾N201510387431
【發(fā)明人】張勝, 汪海婷
【申請人】中國礦業(yè)大學
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月3日