一种siw叠层滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微波无源器件领域，具体涉及一种SIW叠层滤波器。
【背景技术】
[0002]滤波器作为现代微波通信系统、雷达系统以及电子对抗等系统中的重要无源器件，在整个系统中占据着相当重要的地位。随着无线电通信技术的发展，无线电频谱变得越来越拥挤，在信号的传输过程中，常常会伴随着不需要或者在所需频段附近的高能信号，滤波器在信道选择、滤去镜频干扰、衰减噪声、频分复用以及高性能的振荡、放大、倍频和混频电路中，都发挥着不可替代的作用。根据使用上形式的不同，滤波器可分为集中LC滤波器、介质滤波器、腔体滤波器、晶体滤波器、声表面滤波器以及微带电路滤波器。
[0003]基片集成波导(substrate integrated waveguide: SIW)是上世纪90年代提出的一种新型波导结构，其基本结构为在低损耗介质基板上下两面覆以金属层，基板两侧加以金属化通孔。SIW具有矩形波导和微带线的优点，即具有低损耗、高Q值、高功率容量、小型化和易于集成等优点，同时能通过现有的PCB或LTCC工艺来制作。因此，在微波、毫米波通信器件和系统的开发研究领域受到了越来越多的关注。
[0004]SIW叠层滤波器具有成本低、小型化、高品质因数、高功率以及易集成的优点，已广泛应用于雷达、电子对抗和通讯等系统中。由于基于SIW的谐振腔的厚度远远小于其长度和宽度，因此SIW谐振腔腔体耦合主要是通过腔体地面金属板的开孔和侧壁金属化通孔开窗以及通孔形成探针等结构来实现。申请号为201510264490.0的发明专利“一种SIW叠层结构腔体滤波器及其设计方法”公开了一种SIW腔体滤波器，包括输入端、SIW本体和输出端，SIW本体是用腔体叠层的方式将介质层重叠，相邻介质层层间均有一层将其隔开的金属片，SIW本体中的每一层介质层均为SIW谐振腔；金属片的中心开设有圆形电耦合孔或在介质层两铜通孔边即纵向边中间与SIW铜通孔相切处开设矩形磁耦合孔，所述矩形磁耦合孔对角线交点在腔体纵向中垂线上，上述耦合孔实现相邻谐振腔之间的电磁场耦合。然而，孔耦合有时不能实现良好的匹配，且由于加工技术精度的限制，加工得到符合要求的通孔的技术难度较大。
【发明内容】
[0005]本发明针对【背景技术】存在的缺陷，提出了一种SIW叠层滤波器。本发明SIW叠层滤波器在【背景技术】SIW叠层结构腔体滤波器的圆形电耦合孔内设置介质圆柱，以调节输入端和输出端的耦合，在不影响插入损耗的前提下，实现了更好的匹配，使回波损耗下降了
2.8dB，提升了滤波器的性能。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]—种SIW叠层滤波器，包括输入端、SIW本体和输出端，所述SIW本体为多个SIW谐振腔叠层得到，所述输入端、输出端与靠近谐振腔的金属层中心开设圆形电耦合孔，所述圆形电耦合孔的中心在滤波器的中垂面上；所述多个SIW谐振腔在相邻介质层间的金属层开设矩形磁耦合孔，以实现相邻谐振腔之间的电磁场耦合，所述矩形磁耦合孔边缘与金属通孔相切，所述矩形磁耦合孔对角线的交点在腔体纵向中垂面上，所述第k个谐振腔与第(k-Ι)个谐振腔的矩形磁耦合孔位于横向边的不同侧；其特征在于，所述输入端和输出端的圆形电耦合孔中设置介质圆柱，以调节输入端和输出端的耦合；所述介质圆柱的底面的中心在滤波器的中垂面上。
[0008]进一步地，所述介质圆柱的高小于圆形电親合孔的深度。
[0009]进一步地，所述介质圆柱的底面圆的半径小于圆形电耦合孔的半径。
[0010]进一步地，所述谐振腔的个数为3?10。
[0011]进一步地，所述输入端和输出端为SIW传输线，输入端、输出端与谐振腔腔体之间的耦合通过圆形电耦合孔和介质圆柱实现。
[0012]上述SIW叠层滤波器的设计方法，包括以下步骤:
[0013]步骤1:选择介质基板材料，并由所需指标和微波技术理论计算SIW谐振腔的个数，确定各谐振腔的谐振频率以及相邻谐振腔之间的耦合系数；
[0014]步骤2:利用SIW和矩形波导的等效公式确定SIW谐振腔的金属通孔间距、金属通孔直径和两排通孔间距；构建SIW谐振腔，微调金属通孔间距得到确定的谐振频率；
[0015]步骤3:利用SIW和矩形波导的等效公式确定输入端和输出端传输线的金属通孔间距、金属通孔直径和两排通孔间距；
[0016]步骤4:构建相邻谐振腔之间，以及输入端、输出端和谐振腔之间的耦合结构，确定矩形通孔的尺寸以及圆孔半径R ;
[0017]步骤5:建立滤波器模型，调节各个腔体的谐振频率和耦合强度；
[0018]步骤6:在输入端和输出端的圆形电親合孔中加入介质圆柱，所述介质圆柱底面半径为r，调节介质柱的相对介电常数，优化滤波器的性能。
[0019]本发明的有益效果为:本发明通过在【背景技术】SIW叠层结构腔体滤波器的圆形电耦合孔内设置介质圆柱，以调节输入端和输出端的耦合，在不影响插入损耗的前提下，实现了更好的匹配，使回波损耗下降了 2.8dB，提升了滤波器的性能。
【附图说明】
[0020]图1为现有的SIW叠层滤波器的整体模型透视图，SIW结构透明；
[0021]图2为本发明SIW叠层滤波器的输入端俯视图；
[0022]图3为现有的SIW叠层滤波器的Sn参数仿真结果；
[0023]图4为本发明SIW叠层滤波器的Sn参数仿真结果；
[0024]图5为现有的SIW叠层滤波器的S12参数仿真结果；
[0025]图6为本发明SIW叠层滤波器的S12参数仿真结果。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例，详述本发明的技术方案。
[0027]—种SIW叠层滤波器，包括输入端、SIW本体和输出端，所述SIW本体为n(n = 3?10)个SIW谐振腔叠层得到，所述输入端靠近谐振腔的金属层中心开设圆形电耦合孔，输出端靠近谐振腔的金属层中心开设圆形电耦合孔，所述圆形电耦合孔的中心在滤波器的中垂面上；所述η个SIW谐振腔在相邻介质层间的金属层开设矩形磁耦合孔，以实现相邻谐振腔之间的电磁场耦合，所述矩形磁耦合孔边缘与金属通孔相切，所述矩形磁耦合孔对角线的交点在腔体纵向中垂面上，所述第k个谐振腔与第(k-Ι)个谐振腔的矩形磁耦合孔位于横向边的不同侧，k = 2，…，η ;其特征在于，所述输入端和输出端的圆形电耦合孔中均设置介质圆柱，以调节输入端和输出端的耦合；所述介质圆柱的底面的中心在滤波器的中垂面上，介质圆柱为直圆柱。
[0028]实施例
[002