一种半模基片集成波导带通滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于微波毫米波领域，具体涉及一种超宽阻带半模基片集成波导带通滤波 器。
【背景技术】
[0002] 在现代无线通信系统中，带通滤波器作为一个重要的组成部分被广泛应用。面向 未来智能化的无线通信应用需求，现代微波通信系统对带通滤波器的性能和结构也提出了 更高的要求。一方面，不仅要求它们具有较好的带内特性，如低插入损耗、高选择性等，而且 还要具有宽阻带甚至超宽阻带来抑制高次谐波对射频前端的影响。另一方面，随着集成电 路技术的发展，收发信机的体积日趋减小，在这种趋势的要求下，滤波器的小型化研究正越 来越成为研究的热点。
[0003] 基片集成波导是近些年提出的一种新型波导结构。基于基片集成波导的滤波器不 仅能保持传统矩形波导滤波器的高品质因数、低插损和低辐射等特性，而且还具有平面电 路结构（微带线等）的体积小、重量轻、便于集成和封装等众多优点。半模基片集成波导在 保持了基片集成波导传输特性的同时，其尺寸减小了一半，结构更为紧凑，集成度更高。因 此，半模基片集成波导在小型化滤波器设计方面有着绝对优势。但是，由于高次模的存在， 基于基片集成波导和半模基片集成波导的带通滤波器很难获得宽阻带的抑制效果。而将电 磁带隙结构、复合左右手结构和半模基片集成波导技术相结合实现的带通滤波器能在一定 程度上综合它们的优点，有效提高带外抑制特性，因此在近期受到广泛关注。
【发明内容】
[0004] 本发明的主要目的是采用一种复合左右手半模基片集成波导和电磁带隙结构，实 现一种小型化超宽阻带的带通滤波器，该滤波器可被用于高数据率通信系统射频前端。
[0005] 本发明具体采用以下技术方案：
[0006] -种小型化超宽阻带半模基片集成波导带通滤波器，其结构如图1和图2所示，由 下至上依次为底层金属贴片1、介质基板2及顶层金属贴片，所述顶层金属贴片包括矩形金 属贴片3、两个梯形金属贴片4及两个电磁带隙结构9 ;
[0007] 所述介质基板2上设置有贯穿于金属贴片1、介质基板2和矩形金属贴片3的金属 化通孔阵列5,所述金属化通孔阵列5与金属贴片1及金属贴片3的下边缘围成一个半模基 片集成波导；所述两个梯形金属贴片4的宽边一端分别为该滤波器的输入、输出端口，其另 一端分别与所述半模基片集成波导两端的矩形金属贴片3相连接；所述两个梯形金属贴片 4上分别设有一个以上的槽缝6 ;
[0008] 所述半模基片集成波导的矩形金属贴片3部分的中部设置有一个呈手指交叉状 的交指电容7 ;在交指电容7的两外侧位置，分别设置有一个电磁带隙结构9 ;所述电磁带 隙结构9包包括一段金属带和一块金属贴片，所述金属带的一端与矩形金属贴片3的下边 缘连接，其另一端与所述金属贴片连接，由于金属带较窄，可使每个电磁带隙结构9近似加 载在矩形金属贴片3下边缘的一个点上。
[0009] 所述梯形金属贴片4上所设置的槽缝6的实际数目可根据要设计的阻带频段范围 进行选择；所述交指电容7可以根据设计结构采用任意的指线数目、指线宽度和指线间隔。
[0010] 调整半模基片集成波导中矩形金属贴片3和电磁带隙结构9的尺寸可调节所述滤 波器的工作频率。
[0011] 由此，所述半模基片集成波导可等效为包含两个加载电磁带隙结构的半模基片集 成波导单元和一个复合左右手半模基片集成波导单元。
[0012] 所述复合左右手半模基片集成波导单元包含半模基片集成波导和刻蚀于半模基 片集成波导顶层金属表面的交指电容构成，其单元结构具有在低频呈现左手通带，在高频 呈现右手通带的传输特性。
[0013] 进一步的，于所述矩形金属贴片3上，在交指电容7的两侧位置分别设置有一个垂 直于金属贴片3下边缘的槽缝8,用于减弱加载电磁带隙结构的半模基片集成波导单元与 复合左右手半模基片集成波导单元之间的耦合强度，可进一步缩小所述半模基片集成波导 的尺寸。
[0014] 进一步的，所述槽缝8可采用宽度均匀的槽缝或者阶梯阻抗槽缝，且若采用阶梯 阻抗形式，则其高阻抗一端连接于矩形金属贴片3的下边缘。
[0015] 进一步的，所述金属化通孔阵列5为圆柱体、矩形或其他常用通孔形状。
[0016] 进一步的，电磁带隙结构9中的金属贴片为矩形或其他常用贴片形状。
[0017] 所述小型化超宽阻带半模基片集成波导带通滤波器中，每个加载电磁带隙结构的 半模基片集成波导单元都被视为一个谐振单元，中间的复合左右手半模基片集成波导单元 也被视为一个谐振单元。调整加载在半模基片集成波导开路边的电磁带隙结构的金属贴片 尺寸，可确定加载电磁带隙结构的半模基片集成波导单元的谐振频点。通过调节半模基片 集成波导上刻蚀的交指电容的缝隙长度和数目，可确定复合左右手半模基片集成波导单元 的谐振频点。各谐振单元之间互相有耦合作用，最终实现带通滤波器的传输特性。
[0018] 所述小型化超宽阻带半模基片集成波导带通滤波器的关键技术难点之一在于解 决加载电磁带隙结构的半模基片集成波导单元与复合左右手半模基片集成波导单元之间 的耦合问题，确定影响滤波器传输特性的关键结构参数。本发明通过在加载电磁带隙结构 的半模基片集成波导单元与复合左右手半模基片集成波导单元之间刻蚀阶梯阻抗槽线，同 时减弱加载电磁带隙结构的半模基片集成波导单元与复合左右手半模基片集成波导单元 之间的耦合、以及两个电磁带隙结构之间的耦合，使整个滤波器结构更加紧凑。
[0019] 所述小型化超宽阻带半模基片集成波导带通滤波器的关键技术难点之二在于高 频谐波的抑制问题。本发明在微带阻抗渐变线上刻蚀四个槽线形成缺陷微带馈线，通过调 节四个槽线的长度，可形成宽频带范围内的阻带特性，极大地拓展滤波器的阻带范围。
[0020] 本发明与现有技术相比，其优点和有益效果是：
[0021] 1)本发明采用半模基片集成波导技术设计滤波器，相对于传统矩形波导和传输线 结构的滤波器，其具有损耗低、品质因数高和易于集成等优点。而半模基片集成波导与传统 的基片集成波导相比，在保持了基片集成波导传输特性的同时，尺寸减小了一半，结构更为 紧凑，集成度更高；
[0022] 2)采用半模基片集成波导加载电磁带隙结构和复合左右手结构，使得滤波器尺寸 小，结构紧凑，设计简单，成本低，可适用于多种通信系统；
[0023] 3)采用缺陷微带阻抗渐变线作为滤波器的输入输出馈线，有效抑制了带外谐波， 极大地展宽了滤波器的阻带带宽，展现超宽阻带特性；
[0024] 4)该滤波器在保证超宽阻带的同时，插入损耗、回波损耗以及选择性等方面都有 出色表现。
【附图说明】
[0025]图1为小型化超宽阻带半模基片集成波导带通滤波器结构俯视图；
[0026]图2为小型化超宽阻带半模基片集成波导带通滤波器结构仰视图；
[0027]图3为小型化超宽阻带半模基片集成波导带通