层叠级联两腔基片集成波导双模带通滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微波技术领域，属于微波电路中广泛应用的一种无源元件。层叠级联两腔基片集成波导双模带通滤波器
【背景技术】
[0002]滤波器是一种广泛使用于微波与射频电路中的无源元件，其指标好坏直接影响整个系统的性能。现代通信系统对微波与射频滤波器小型化的要求越来越高，基片集成波导(Substrate Integrated waveguide, SIff)结构的滤波器由于性能优越同时又具有尺寸小易于集成的优点，近年来受到了国内外研宄人员的广泛重视。双模滤波器由于一腔两用，因此在尺寸上有着非常明显的优势，采用基片集成波导设计双模滤波器可以说是综合了两者的优点。基片集成波导双模滤波器的级联有两种方式，一种是两个谐振腔放置在同一平面上，这种方式技术上相对简单，但是缺点是平面尺寸太大，失去了原有的尺寸上的优势。另一种是上下层叠放置，这种方式尺寸上的优势非常明显，但是技术上有一定难度，目前未见有可用的技术方案来实现。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的问题是:在平面尺寸不大于单个腔体的平面尺寸的前提下，如何实现基片集成波导双模滤波器两个谐振腔上下层叠放置进行级联。
[0004]本发明的技术方案为:层叠级联两腔基片集成波导双模带通滤波器，采用双模滤波器级联的多层电路结构，所述带通滤波器包括两个基片集成波导的谐振腔、带状线、微带线和耦合探针，所述谐振腔上下层叠放置，谐振腔的输入输出均为探针耦合结构，探针采用金属过孔，相邻谐振腔之间通过探针与带状线连接形成级联结构，所述带通滤波器的输入输出采用微带线，微带线与所述级联结构的首尾输入输出的耦合探针相连，构成所述带通滤波器的输入输出结构。
[0005]所述带状线位于相邻谐振腔之间，利用上下两个谐振腔的金属面作为带状线的上下金属面，其中一个谐振腔的输出耦合探针与另一个谐振腔的输入耦合探针之间通过带状线来实现级联。
[0006]作为扩展，依据上述级联方法，实现层叠级联基片集成波导带通滤波器，基于多层电路结构，将多个基片集成波导的谐振腔上下层叠放置进行级联，谐振腔的输入输出均为探针耦合结构，探针采用金属过孔，相邻谐振腔之间通过探针与带状线连接形成级联结构，所述带通滤波器的输入输出采用微带线，微带线与所述级联结构的首尾输入输出的耦合探针相连，构成所述带通滤波器的输入输出结构。
[0007]本发明充分利用多层电路的结构特点，将谐振腔的输入输出设计成在腔体的上下金属板开孔通过探针耦合的结构。级联后的滤波器的带外抑制大于40dB，带内插损小于2dB，输入输出端口的回波损耗大于20dB。
[0008]本发明设计了一种带外抑制达到40dB以上并具有良好选频特性的基片集成波导结构带通滤波器，最大限度地发挥基片集成波导厚度薄的优点，同时两腔体之间的连接线结构简单，易于加工。并且该滤波器的性能参数与平面级联的两腔体基片集成波导双模滤波器基本相同，同时所述级联技术还可以推广应用于多个谐振腔的级联。本发明具有以下优点:尺寸小、易于加工制作，同时性能优越，符合现代无线通信系统对射频滤波器的要求。
【附图说明】
[0009]图1为本发明带通滤波器的结构示意图。
[0010]图2为本发明实施例的性能参数示意图。
【具体实施方式】
[0011]附图1是本发明的结构示意图，滤波器设计在由6层介质基片构成的分层介质结构，采用双模滤波器级联的多层电路结构，带通滤波器包括两个基片集成波导双模谐振腔、带状线、微带线和探针，两个谐振腔上下层叠放置，分别为上谐振腔2，下谐振腔1，输入输出均为探针耦合结构，探针采用金属过孔，带状线7位于两个谐振腔之间，利用上下两个谐振腔的金属面作为带状线的上下金属面；其中一个谐振腔的输出与另一个谐振腔的输入之间通过带状线7来实现级联，其余的输入与输出连接微带线，构成所述带通滤波器的输入输出。图中编号1、2的谐振腔是两个相同的双模谐振腔，平面结构为正方形，为了产生双模效果在对称的两个角部增加了两个微扰探针，实际制作时即为两个金属过孔。标号3、4为输入输出微带线，标号5、6是谐振腔与微带线之间的耦合探针，采用金属过孔结构，标号8、9是连接带状线的耦合探针，也采用金属过孔结构，标号5、6、8、9的探针尺寸相同。
[0012]下面通过实施例来说明本发明的实施。
[0013]实施案例I
[0014]对照附图1，滤波器中心频率设计在2.5GHz，通带的相对带宽为6.4%，使用的介质板材料为Rogers R03010，相对介电常数为10.2，6层介质厚度相同，均为1.5毫米。正方形谐振腔的边长为49mm，充当微扰探针的金属过孔位于腔体的对角线上，与腔体边缘的距离为8mm，直径为1.0mm，充当耦合探针的金属过孔直径为1.5mm，与腔体边缘的距离为13.5mm，微带线的宽度为5.5mm，带状线的宽度为3.2mm。
[0015]对照附图2，该图给出了实施案例I的性能参数曲线。由图可见该滤波器通带为
2.41GHz?2.57GHz，带内插损小于2dB，输入输出端口的回波损耗约大于20dB。带外抑制低端大于50dB，高端在2.8GHz以下大于40dB。实验样品性能参数表明该滤波器性能优越，并且尺寸小、结构简单、易于加工。
[0016]本发明的级联技术还可以推广应用于多个谐振腔的级联，将多个基片集成波导的谐振腔上下层叠放置进行级联，谐振腔的输入输出均为探针耦合结构，探针采用金属过孔，相邻谐振腔之间通过探针与带状线连接形成级联结构，所述带通滤波器的输入输出采用微带线，微带线与所述级联结构的首尾输入输出的耦合探针相连，构成所述带通滤波器的输入输出结构。所述带状线位于相邻谐振腔之间，利用上下两个谐振腔的金属面作为带状线的上下金属面。
【主权项】
1.层叠级联两腔基片集成波导双模带通滤波器，其特征是采用双模滤波器级联的多层电路结构，所述带通滤波器包括两个基片集成波导的谐振腔、带状线、微带线和耦合探针，所述谐振腔上下层叠放置，谐振腔的输入输出均为探针耦合结构，探针采用金属过孔，相邻谐振腔之间通过探针与带状线连接形成级联结构，所述带通滤波器的输入输出采用微带线，微带线与所述级联结构的首尾输入输出的耦合探针相连，构成所述带通滤波器的输入输出结构。
2.根据权利要求1所述的层叠级联两腔基片集成波导双模带通滤波器，其特征是所述带状线位于相邻谐振腔之间，利用上下两个谐振腔的金属面作为带状线的上下金属面，其中一个谐振腔的输出耦合探针与另一个谐振腔的输入耦合探针之间通过带状线来实现级联。
3.根据权利要求1所述的层叠级联两腔基片集成波导双模带通滤波器，其特征是所述带通滤波器的带外抑制达到40dB以上。
4.层叠级联基片集成波导带通滤波器，其特征是基于多层电路结构，将多个基片集成波导的谐振腔上下层叠放置进行级联，谐振腔的输入输出均为探针耦合结构，探针采用金属过孔，相邻谐振腔之间通过探针与带状线连接形成级联结构，所述带通滤波器的输入输出采用微带线，微带线与所述级联结构的首尾输入输出的耦合探针相连，构成所述带通滤波器的输入输出结构。
5.根据权利要求4所述的层叠级联基片集成波导带通滤波器，其特征是所述带状线位于相邻谐振腔之间，利用上下两个谐振腔的金属面作为带状线的上下金属面。
【专利摘要】层叠级联两腔基片集成波导双模带通滤波器,由两个基片集成波导谐振腔通过层叠级联构成，其结构包括：两个上下放置的基片集成波导双模谐振腔，位于两个谐振腔之间起连接作用的一根带状线，以及作为滤波器输入输出用的微带线和耦合探针。本发明的优点：尺寸小、易于加工制作，同时性能优越，符合现代无线通信系统对射频滤波器的要求。
【IPC分类】H01P1-203, H01P1-208
【公开号】CN104733817
【申请号】CN201510173595
【发明人】程崇虎, 王铭, 何波
【申请人】南京邮电大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年4月13日