一种宽阻带特性的基片集成波导带通滤波器的制造方法

文档序号:7264346阅读:275来源:国知局
一种宽阻带特性的基片集成波导带通滤波器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种宽阻带特性的基片集成波导带通滤波器。该滤波器包括基片集成波导和馈电部分,所述基片集成波导采用矩形基片集成波导腔,由贯穿介质基片及其上表面金属贴片的多个金属通孔共同围成,形成四个尺寸相同且呈田字型分布的矩形基片集成波导腔,从输入端位置开始沿顺时针方向依次为第一~四腔体,输出端与第四腔体相接;所述馈电部分包括微带阻抗渐变线、输入端、输出端、共面波导,第一腔体和第四腔体分别通过共面波导向对应一侧的微带阻抗渐变线过渡,第一腔体和第四腔体外侧的微带阻抗渐变线分别接输入端和输出端;该滤波器的整个结构关于第二腔体和第三腔体的公共边呈轴对称结构。该滤波器具有很宽的阻带特性,且带内回波损耗较小。
【专利说明】一种宽阻带特性的基片集成波导带通滤波器 一【技术领域】
[0001] 本发明涉及微波滤波器的【技术领域】,特别是一种宽阻带特性的基片集成波导带通 滤波器。 二【背景技术】
[0002] 微带滤波器的主要实现形式有集总元件和传输线型,而传输线型滤波器的基本结 构有波导、同轴线、带状线和微带等。同轴型的微波滤波器具有电磁屏蔽性能好、损耗低和 尺寸小等优点,但工作频率较高时会出现物理尺寸太小带来的加工上的困难;波导型微波 滤波器具有损耗低、品质因数高和功率容量大的优点,但其最大的缺点是尺寸较大,不利于 系统的小型化和集成化;平面电路中最常见的微带滤波器具有尺寸小、易加工、易于和其他 电路元件集成等优点,但它的辐射损耗较大。
[0003] 基片集成波导(SIW)是一种新的波导结构,它继承了波导的损耗低、品质因数高、 功率容量大等优点,同时也集合了微带的低剖面、尺寸小、易于与其他平面电路集成等优 点。采用基片集成波导技术来设计滤波器时,与传统的波导形式微波毫米波器件的加工成 本相比,基片集成波导微波毫米波器件的加工成本十分低廉,不需任何事后调试工作,非常 适合微波毫米波电路的集成设计和大批量制作。但是由于SIW结构中往往包含由大金属平 面和金属化通孔,其自身损耗分散。传统的直接级联的基片集成波导带通滤波器,阻带特性 不理想;为了提高阻带特性,通过物理结构交叉耦合的方式来增加传输路径,但交叉耦合滤 波器结构复杂、不易于实现。 三
【发明内容】

[0004] 本发明的目的在于提供一种结构简单、容易实现的宽阻带特性的基片集成波导带 通滤波器,该滤波器既实现了很宽的阻带特性,同时又具有很小的带内回波损耗。
[0005] 实现本发明目的的技术解决方案为:一种宽阻带特性的基片集成波导带通滤波 器,包括基片集成波导和馈电部分,具体结构为:在介质基片的下表面完全覆盖下表面金属 层,在介质基片的上表面设有金属贴片、共面波导、微带阻抗渐变线、输入端和输出端;
[0006] 所述基片集成波导采用矩形基片集成波导腔,矩形基片集成波导腔由穿过介质基 片及其上表面金属贴片的多个金属通孔形成的侧壁共同围成,形成四个尺寸相同且呈田字 型分布的矩形基片集成波导腔,从输入端位置开始沿顺时针方向依次为第一腔体、第二腔 体、第三腔体和第四腔体,其中第一腔体的长边与第二腔体的宽边共边,第四腔体的长边与 第三腔体的宽边共边,输出端与第四腔体相接;其中第一腔体和第二腔体之间、第二腔体和 第三腔体之间、第三腔体和第四腔体之间均设有耦合窗;
[0007] 所述馈电部分包括微带阻抗渐变线、输入端、输出端、以及矩形基片集成波导腔向 微带阻抗渐变线过渡的共面波导,其中共面波导由微带线和缝隙组成,第一腔体和第四腔 体分别通过共面波导向对应一侧的微带阻抗渐变线过渡,第一腔体外侧的微带阻抗渐变线 接输入端,第四腔体外侧的微带阻抗渐变线接输出端;该宽阻带特性基片集成波导带通滤 波器的整个结构关于第二腔体和第三腔体的公共边所在直线呈轴对称结构。
[0008] 本发明与现有技术相比,其显著优点为:(1)采用基片集成波导腔的高次模与基 膜的耦合,增加了传输路径,在不改变滤波器本身结构的情况下,实现了带通滤波器的交叉 耦合,使得带通滤波器有了很宽的阻带特性;(2)既保证了滤波器较宽的阻带特性,又能使 通带内回波损耗足够小;(3)结构简单,容易实现。 四【专利附图】

【附图说明】
[0009] 图1是本发明宽阻带特性的基片集成波导带通滤波器的俯视结构示意图。
[0010] 图2是本发明实施例中基片集成波导带通滤波器的S参数图。 五【具体实施方式】
[0011] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
[0012] 结合图1,本发明宽阻带特性基片集成波导带通滤波器,包括基片集成波导1和馈 电部分2,具体结构为:在介质基片12的下表面完全覆盖下表面金属层,在介质基片12的 上表面设有金属贴片11、共面波导、微带阻抗渐变线23、输入端24和输出端25 ;
[0013] 所述基片集成波导1采用矩形基片集成波导腔,矩形基片集成波导腔由穿过介质 基片12及其上表面金属贴片11的多个金属通孔13形成的侧壁共同围成,形成四个尺寸相 同且呈田字型分布的矩形基片集成波导腔,从输入端24位置开始沿顺时针方向依次为第 一腔体15、第二腔体16、第三腔体17和第四腔体18,其中第一腔体15的长边与第二腔体 16的宽边共边,第四腔体18的长边与第三腔体17的宽边共边,输出端25与第四腔体18相 接;其中第一腔体15和第二腔体16之间、第二腔体16和第三腔体17之间、第三腔体17和 第四腔体18之间均设有耦合窗14 ;
[0014] 所述馈电部分2包括微带阻抗渐变线23、输入端24、输出端25、以及矩形基片集成 波导腔向微带阻抗渐变线23过渡的共面波导,其中共面波导由微带线21和缝隙22组成, 第一腔体15和第四腔体18分别通过共面波导向对应一侧的微带阻抗渐变线23过渡,第一 腔体15外侧的微带阻抗渐变线23接输入端24,第四腔体18外侧的微带阻抗渐变线23接 输出端25 ;该宽阻带特性基片集成波导带通滤波器的整个结构关于第二腔体16和第三腔 体17的公共边所在直线呈轴对称结构。所述微带阻抗渐变线23、输入端24和输出端25均 为特性阻抗为50Ω的微带线。所述矩形基片集成波导腔采用拐角式耦合,实现了基膜与高 次模的耦合,通过非物理结构交叉耦合增加了传输路径,使得带通滤波器具有很宽的阻带 特性。
[0015] 本发明基片集成波导带通滤波器的参数设计过程如下:
[0016](一)、根据中心频率&来确定基片集成波导带通滤波器中矩形基片集成波导腔的 宽度W和长度L,具体公式如下:
【权利要求】
1. 一种宽阻带特性的基片集成波导带通滤波器,其特征在于,包括基片集成波导(1) 和馈电部分(2),具体结构为;在介质基片(12)的下表面完全覆盖下表面金属层,在介质基 片(12)的上表面设有金属贴片(11)、共面波导、微带阻抗渐变线(23)、输入端(24)和输出 端(25); 所述基片集成波导(1)采用矩形基片集成波导腔,矩形基片集成波导腔由穿过介质基 片(12)及其上表面金属贴片(11)的多个金属通孔(13)形成的侧壁共同围成,形成四个尺 寸相同且呈田字型分布的矩形基片集成波导腔,从输入端(24)位置开始沿顺时针方向依次 为第一腔体(15)、第二腔体(16)、第H腔体(17)和第四腔体(18),其中第一腔体(15)的长 边与第二腔体(16)的宽边共边,第四腔体(18)的长边与第H腔体(17)的宽边共边,输出端 (25)与第四腔体(18)相接;其中第一腔体(15)和第二腔体(16)之间、第二腔体(16)和第 H腔体(17)之间、第H腔体(17)和第四腔体(18)之间均设有禪合窗(14); 所述馈电部分(2)包括微带阻抗渐变线(23)、输入端(24)、输出端(25)、W及矩形基片 集成波导腔向微带阻抗渐变线(23)过渡的共面波导,其中共面波导由微带线(21)和缝隙 (22)组成,第一腔体(15)和第四腔体(18)分别通过共面波导向对应一侧的微带阻抗渐变 线(23)过渡,第一腔体(15)外侧的微带阻抗渐变线(23)接输入端(24),第四腔体(18)外 侧的微带阻抗渐变线(23)接输出端(25);该宽阻带特性的基片集成波导带通滤波器的整个 结构关于第二腔体(16)和第H腔体(17)的公共边所在直线呈轴对称结构。
2. 根据权利要求1所述的宽阻带特性的基片集成波导带通滤波器,其特征在于,所述 矩形基片集成波导腔的宽度W和长度以根据W下公式确定:
式中,f。为滤波器的中也频率,为矩形基片集成波导腔的等效宽度,W为矩形基片 集成波导腔的实际宽度,Left为矩形基片集成波导腔的等效长度,L为矩形基片集成波导腔 的实际长度,C。为光在真空中传播的速度,e t为介质基片(12)的介电常数,d为金属通孔 (13)的直径,S为相邻金属通孔(13)圆也之间的距离。
3. 根据权利要求1所述的宽阻带特性的基片集成波导带通滤波器,其特征在于,所述 矩形基片集成波导腔采用拐角式禪合。
4. 根据权利要求1所述的宽阻带特性的基片集成波导带通滤波器,其特征在于,所述 微带阻抗渐变线(23)、输入端(24)和输出端(25)均为特性阻抗为50Q的微带线。
【文档编号】H01P1/207GK104425860SQ201310401760
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】徐娟, 陈如山, 丁大志, 樊振宏, 李兆龙, 叶晓东, 王贵, 沙侃, 盛亦军 申请人:南京理工大学
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