一種在高頻和低頻均含有傳輸零點的緊湊型帶通濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在高頻和低頻均含有傳輸零點的緊湊型帶通濾波器，包括第一～第六諧振腔以及第一～第三微帶線，其中第一、第二、第三諧振腔耦合成一個高頻含有零點的等邊三角形濾波器，第四、第五、第六諧振腔耦合成一個低頻含有零點的等邊三角形諧振腔，兩個等邊三角形諧振腔通過微帶線級聯(lián)起來，組合成一個含有六個諧振腔體的濾波器，這種濾波器不僅帶寬較寬，并且在高低頻均含有傳輸零點，可以有效抑制帶外諧波，與其他類型的基片集成波導諧振腔濾波器相比擁有更加緊湊的結(jié)構(gòu)。
【專利說明】
一種在高頻和低頻均含有傳輸零點的緊湊型帶通濾波器
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明屬于毫米波技術(shù)領域，特別涉及了一種在高頻和低頻均含有傳輸零點的緊湊型帶通濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線通信事業(yè)的飛速發(fā)展，通信設備不斷向著小型化、低成本、低損耗、更加便攜方向發(fā)展。基片集成波導(SIW:Substrate Integrated Waveguide)在近些年中一直是研究熱點。因其具有的高品質(zhì)因數(shù)、高功率容量、尺寸小、易于加工等特點，在微波、毫米波電路中有著非常廣闊的應用。過去數(shù)十年中，已經(jīng)有大量文獻對矩形、圓形基片集成波導進行了深入研究，而對于三角形基片集成波導的研究很少。與它們相比，三角形基片集成波導更具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于布局的特點，方便組合，亟待開發(fā)。
[0003]隨著頻率范圍的不斷提高，毫米波器件的尺寸將會不斷的縮小。當毫米波器件的設計尺寸縮小到一點程度時，由于工業(yè)加工技術(shù)的局限性，將無法精確加工。如何提高濾波器的頻率范圍，且現(xiàn)在工業(yè)加工技術(shù)能夠精確加工，成為該領域日益需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述【背景技術(shù)】提出的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種在高頻和低頻均含有傳輸零點的緊湊型帶通濾波器，利用三角形基片集成波導濾波器級聯(lián)技術(shù)將兩個分別含有高、低頻傳輸零點的濾波器相組合，提高濾波器的頻率范圍。
[0005]為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種在高頻和低頻均含有傳輸零點的緊湊型帶通濾波器，包括第一?第六諧振腔以及第一?第三微帶線，所述第一?第六諧振腔均包括由上至下依次平行的頂層金屬層、介質(zhì)基片和底層金屬層，每個諧振腔的頂層金屬層、介質(zhì)基片和底層金屬層為相互全等且鈍角為120°的等腰三角形，每個諧振腔的介質(zhì)基片上排布有平行于該介質(zhì)基片的金屬化矩形槽線；第一、第三諧振腔的介質(zhì)基片上的三列金屬化矩形槽線圍成的三角形面積相等，第二諧振腔的介質(zhì)基片上的三列金屬化矩形槽線圍成的三角形面積小于第一、第三諧振腔的介質(zhì)基片上的三列金屬化矩形槽線圍成的三角形，第一、第二、第三諧振腔分別以其鈍角所在兩側(cè)面為耦合面，兩兩耦合形成第一等邊三角形諧振腔，第一、第三諧振腔之間為交叉耦合，第一、第二諧振腔以及第二、第三諧振腔之間為內(nèi)部耦合，且第一、第二、第三諧振腔中任意兩諧振腔耦合后共用的三列金屬化矩形槽線在靠近第一等邊三角形諧振腔的中心處均留有空隙；第四、第六諧振腔的介質(zhì)基片上的三列金屬化矩形槽線圍成的三角形面積相等，第五諧振器的介質(zhì)基片上的三列金屬化矩形槽線圍成的三角形面積大于第四、第六諧振腔的介質(zhì)基片上的三列金屬化矩形槽線圍成的三角形，第四、第五、第六諧振腔分別以其鈍角所在兩側(cè)面為耦合面，兩兩耦合形成第二等邊三角形諧振腔，第四、第五諧振腔之間的耦合以及第五、第六諧振腔之間的耦合為磁耦合，第四、第六諧振腔之間的耦合為電耦合，其中相互耦合的兩個諧振腔所共用的金屬化矩形槽線在靠近第二等邊三角形諧振腔的中心處均留有空隙，且第四、第六諧振腔耦合后共用的金屬化矩形槽線的空隙處排布有一列金屬化通孔，在該列金屬化通孔的兩側(cè)開有一對關于該列金屬化通孔鏡像對稱、分別位于頂層金屬層和底層金屬層上的S形細槽，且該列金屬化通孔中某相鄰的兩個金屬化通孔恰位于這對S形細槽所圍合的區(qū)域之中；所述第一等邊三角形諧振腔邊界中屬于第三諧振腔的一邊與第二等邊三角形諧振腔邊界中屬于第四諧振腔的一邊平行，且這兩條邊的中點通過第一微帶線相連，第二微帶線與第一等邊三角形諧振腔邊界中屬于第一諧振腔的一邊的中點相連，第三微帶線與第二等邊三角形諧振腔邊界中屬于第六諧振腔的一邊的中點相連。
[0006]基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述第一微帶線與第一、第二等邊三角形諧振腔的相連處開有細槽;所述第二微帶線與第一等邊三角形諧振腔的相連處開有細槽;所述第三微帶線與第二等邊三角形諧振腔的相連處開有細槽。
[0007]基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述第一微帶線的特性阻抗為50歐姆。
[0008]基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述第二微帶線的特性阻抗為50歐姆。
[0009]基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述第三微帶線的特性阻抗為50歐姆。
[0010]采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果:
(1)本發(fā)明利用三角形基片集成波導濾波器級聯(lián)的技術(shù)將兩個含有單個傳輸零點的濾波器相組合，使得濾波器在高頻與低頻同時含有傳輸零點，大大提升了帶外抑制性能，并且加大了帶內(nèi)寬度；
(2)本發(fā)明利用三角形基片集成濾波器六個腔之間的內(nèi)部耦合，每個腔體的等效諧振頻率有所不同，使六個諧振器變成濾波器，提升了濾波范圍，并且通帶帶寬大；
(3)本發(fā)明利用三角形基片集成濾波器每三個腔之間的交叉耦合，第一、第二諧振腔之間是磁耦合結(jié)構(gòu)，第一、第三諧振腔之間是磁耦合結(jié)構(gòu)，第二、第三諧振腔之間是磁耦合結(jié)構(gòu)，第四、第五諧振腔之間是磁耦合結(jié)構(gòu)，第五、第六諧振腔之間是磁耦合結(jié)構(gòu)，第四、第六諧振腔之間采用電耦合結(jié)構(gòu)，使得電磁波有四條路線傳播(即第一、二、三、四、五、六腔體路線；第一、二、三、四、六腔體路線；第一、三、四、五、六腔體路線及第一、三、四、六腔傳播路線)，從而產(chǎn)生了相位的變化使信號在傳輸中形成零點，有效抑制了帶外損耗，提升了濾波性能；
(4)本發(fā)明主要結(jié)構(gòu)就是平行四邊形基片集成濾波器，由兩個等邊三角形濾波器級聯(lián)而成，每個等邊三角形濾波器由三個簡單等腰三角形諧振腔構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易于工業(yè)加工。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明中第一、第二、第三、第四、第五、第六諧振腔的三維示意圖。
[0013]圖3是本發(fā)明中第四、第六諧振腔之間的電耦合結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4是本發(fā)明的S參數(shù)仿真波形圖。
[0015]標號說明:1、頂層金屬層;2、介質(zhì)基片;3、金屬化矩形槽線;4、底層金屬層;5、頂層金屬層上的S形細槽;6、底層金屬層上的S形細槽；7、兩條S形細槽圍合區(qū)域內(nèi)的金屬化通孔。
【具體實施方式】
[0016]以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
[0017]如圖1所示，一種在高頻和低頻均含有傳輸零點的緊湊型帶通濾波器，包括第一?第六諧振腔以及第一?第三微帶線。如圖2所示，所述第一?第六諧振腔均包括由上至下依次平行的頂層金屬層1、介質(zhì)基片2和底層金屬層4，每個諧振腔的頂層金屬層、介質(zhì)基片和底層金屬層為相互全等且鈍角為120°的等腰三角形，每個諧振腔的介質(zhì)基片上排布有平行于該介質(zhì)基片的金屬化矩形槽線3。
[0018]第一、第三諧振腔的介質(zhì)基片上的三列金屬化矩形槽線圍成的三角形面積相等，第二諧振腔的介質(zhì)基片上的三列金屬化矩形槽線圍成的三角形面積小于第一、第三諧振腔的介質(zhì)基片上的三列金屬化矩形槽線圍成的三角形，第一、第二、第三諧振腔分別以其鈍角所在兩側(cè)面為耦合面，兩兩耦合形成第一等邊三角形諧振腔，第一、第三諧振腔之間為交叉耦合，第一、第二諧振腔以及第二、第三諧振腔之間為內(nèi)部耦合，且第一、第二、第三諧振腔中任意兩諧振腔耦合后共用的三列金屬化矩形槽線在靠近第一等邊三角形諧振腔的中心處均留有空隙。
[0019]第四、第六諧振腔的介質(zhì)基片上的三列金屬化矩形槽線圍成的三角形面積相等，第五諧振器的介質(zhì)基片上的三列金屬化矩形槽線圍成的三角形面積大于第四、第六諧振腔的介質(zhì)基片上的三列金屬化矩形槽線圍成的三角形，第四、第五、第六諧振腔分別以其鈍角所在兩側(cè)面為耦合面，兩兩耦合形成第二等邊三角形諧振腔，第四、第五諧振腔之間的耦合以及第五、第六諧振腔之間的耦合為磁耦合，第四、第六諧振腔之間的耦合為電耦合，其中相互耦合的兩個諧振腔所共用的金屬化矩形槽線在靠近第二等邊三角形諧振腔的中心處均留有空隙，且第四、第六諧振腔耦合后共用的金屬化矩形槽線的空隙處排布有一列金屬化通孔，在該列金屬化通孔的兩側(cè)開有一對關于該列金屬化通孔鏡像對稱、分別位于頂層金屬層和底層金屬層上的S形細槽，且該列金屬化通孔中某相鄰的兩個金屬化通孔7恰位于這對S形細槽5、6所圍合的區(qū)域之中，如圖3所示。
[0020]第一等邊三角形諧振腔邊界中屬于第三諧振腔的一邊與第二等邊三角形諧振腔邊界中屬于第四諧振腔的一邊平行，且這兩條邊的中點通過第一微帶線相連，第二微帶線與第一等邊三角形諧振腔邊界中屬于第一諧振腔的一邊的中點相連，第三微帶線與第二等邊三角形諧振腔邊界中屬于第六諧振腔的一邊的中點相連。
[0021]在本實施例中，第一微帶線與第一、第二等邊三角形諧振腔的相連處開有細槽;所述第二微帶線與第一等邊三角形諧振腔的相連處開有細槽;所述第三微帶線與第二等邊三角形諧振腔的相連處開有細槽。
[0022]在本實施例中，第一、第二、第三微帶線的特性阻抗為50歐姆。
[0023]圖4是本發(fā)明含有雙零點帶通濾波器S參數(shù)仿真波形圖，實線表示濾波器電磁波反射系數(shù)與頻率的關系，虛線表示濾波器電磁波傳輸系數(shù)與頻率的關系，證明了引入交叉耦合和級聯(lián)技術(shù)可以在在低頻和高頻處均產(chǎn)生傳輸零點，在增大帶寬的同時提升帶外抑制性能性能。
[0024]由圖4可知，本發(fā)明設計的帶通濾波器的相對帶寬為9.9%，帶內(nèi)插入損耗為1.5dB左右，回波損耗大于16dB，傳輸零點在_50dB以下，說明該濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)相對較寬的帶寬并且?guī)庖种浦C波功能較強。
[0025]以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種在高頻和低頻均含有傳輸零點的緊湊型帶通濾波器，其特征在于:包括第一?第六諧振腔以及第一?第三微帶線，所述第一?第六諧振腔均包括由上至下依次平行的頂層金屬層、介質(zhì)基片和底層金屬層，每個諧振腔的頂層金屬層、介質(zhì)基片和底層金屬層為相互全等且鈍角為120°的等腰三角形，每個諧振腔的介質(zhì)基片上排布有平行于該介質(zhì)基片三條邊的金屬化矩形槽線；第一、第三諧振腔的介質(zhì)基片上的三列金屬化矩形槽線圍成的三角形面積相等，第二諧振腔的介質(zhì)基片上的三列金屬化矩形槽線圍成的三角形面積小于第一、第三諧振腔的介質(zhì)基片上的三列金屬化矩形槽線圍成的三角形，第一、第二、第三諧振腔分別以其鈍角所在兩側(cè)面為耦合面，兩兩耦合形成第一等邊三角形諧振腔，第一、第三諧振腔之間為交叉耦合，第一、第二諧振腔以及第二、第三諧振腔之間為內(nèi)部耦合，且第一、第二、第三諧振腔中任意兩諧振腔耦合后共用的三列金屬化矩形槽線在靠近第一等邊三角形諧振腔的中心處均留有空隙；第四、第六諧振腔的介質(zhì)基片上的三列金屬化矩形槽線圍成的三角形面積相等，第五諧振器的介質(zhì)基片上的三列金屬化矩形槽線圍成的三角形面積大于第四、第六諧振腔的介質(zhì)基片上的三列金屬化矩形槽線圍成的三角形，第四、第五、第六諧振腔分別以其鈍角所在兩側(cè)面為耦合面，兩兩耦合形成第二等邊三角形諧振腔，第四、第五諧振腔之間的耦合以及第五、第六諧振腔之間的耦合為磁耦合，第四、第六諧振腔之間的耦合為電耦合，其中相互耦合的兩個諧振腔所共用的金屬化矩形槽線在靠近第二等邊三角形諧振腔的中心處均留有空隙，且第四、第六諧振腔耦合后共用的金屬化矩形槽線的空隙處排布有一列金屬化通孔，在該列金屬化通孔的兩側(cè)開有一對關于該列金屬化通孔鏡像對稱、分別位于頂層金屬層和底層金屬層上的S形細槽，且該列金屬化通孔中某相鄰的兩個金屬化通孔恰位于這對S形細槽所圍合的區(qū)域之中；所述第一等邊三角形諧振腔邊界中屬于第三諧振腔的一邊與第二等邊三角形諧振腔邊界中屬于第四諧振腔的一邊平行，且這兩條邊的中點通過第一微帶線相連，第二微帶線與第一等邊三角形諧振腔邊界中屬于第一諧振腔的一邊的中點相連，第三微帶線與第二等邊三角形諧振腔邊界中屬于第六諧振腔的一邊的中點相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種在高頻和低頻均含有傳輸零點的緊湊型帶通濾波器，其特征在于:所述第一微帶線與第一、第二等邊三角形諧振腔的相連處開有細槽;所述第二微帶線與第一等邊三角形諧振腔的相連處開有細槽;所述第三微帶線與第二等邊三角形諧振腔的相連處開有細槽。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種在高頻和低頻均含有傳輸零點的緊湊型帶通濾波器，其特征在于:所述第一微帶線的特性阻抗為50歐姆。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種在高頻和低頻均含有傳輸零點的緊湊型帶通濾波器，其特征在于:所述第二微帶線的特性阻抗為50歐姆。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種在高頻和低頻均含有傳輸零點的緊湊型帶通濾波器，其特征在于:所述第三微帶線的特性阻抗為50歐姆。
【文檔編號】H01P1/208GK105896008SQ201610273832
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】許鋒, 裘姝潔
【申請人】南京郵電大學