一种基于折叠基片集成波导的毫米波窄带滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于毫米波无线通信系统中前端无源电路领域，尤其与毫米波窄带滤波器 有关。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信技术和微电子技术的迅猛发展，电子产品的小型化、高性能、低成 本、高集成度已成为必然趋势。在几个吉赫兹W下的频段集中了大量的通信标准，造成频谱 资源紧缺，数据带宽受限。为了追求更宽的通信带宽W及通信质量，具有更宽可用带宽的毫 米波频段得到了重视。同时毫米波具有抗干扰能力强、分辨率高、穿透能力强、有利于系统 的小型化等特点。毫米波系统得到了快速发展，如工作于Ka波段的LMDS系统、60G化短距离 通信系统、E波段通信系统W及毫米波雷达等。作为无线系统前端电路不可缺少部件之一的 滤波器，其主要功能是完成有用信号的选择W及对干扰信号的抑制。然而，目前一些毫米波 系统的工作带宽为IG化左右，相对带宽小于3%，设计适用于运些系统的具有良好选择性特 征的小型化毫米波窄带滤波器具有一定的难度。
[0003] 很多文献中，基于金属波导、同轴线和带状线来设计前端滤波器。带状线体积小， 布局灵活，方便设计，但是其开放式结构引入福射和泄露损耗很大，谐振器的Q值低，不适合 于高频段特别是在毫米波段;金属波导具有损耗小、Q值高、功率容量大、机械结构牢固等优 点，但是同时具有体积大、重量大、加工和调试困难、难于与系统中其他平面有源器件集成 等缺点；同轴线结构的Q值高，功率容量大，但是在毫米波频段，其尺寸太小，现有加工水平 不易满足需求，同时其难W与平面电路集成。因此，基于传统滤波器技术来设计毫米波窄带 滤波器已不能完全满足技术发展的要求。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明的目的旨在提供一种具有窄带特性，同时具有带内损耗小， 边带抑制高和尺寸小的特征的基于折叠基片集成波导的毫米波窄带滤波器。
[0005] 为此，本发明采用W下技术方案：
[0006] -种折叠基片集成波导混合禪合结构单元，其特征是:包括多层PCB结构，多层PCB 结构包括两层介质基片，介质基片的上下两面分别通过金属层包裹并通过粘结层将两层介 质基片粘合，同时在粘结前完全腐蚀掉下面一层介质基片的上表面金属层，形成立层金属 层的结构。进一步，对基片集成波导进行折叠处理形成折叠基片集成波导谐振单元。
[0007] 优选地，所述的介质基片为厚度为0.254mm的化conic TLY-5介质基片，粘结层为 厚度为0.12111111的1'曰(3〇111〇1?6-30粘结层，金属层的厚度为0.018111111^曰(3〇111(3化￥-5介质基 片材料的损耗正切角为0.0009，粘结层化conic TPG-30材料损耗正切角为0.0038。
[000引所述的结构单元在上边带或者下边带产生传输零点。
[0009] -种基于折叠基片集成波导的毫米波窄带滤波器，包括两个如上所述的折叠基片 集成波导混合禪合结构单元，它们级联形成四阶滤波器，两个单元结构分别在上边带和下 边带产生一个传输零点。
[0010] 优选地，输入输出激励端口方面，采用共面波导结构馈入并且进行阶梯阻抗变换 ?j50ohm微带传输线。
[0011] 使用本发明可W达到W下有益效果:本发明结构简单，在保证性能指标的同时减 小了滤波器的设计难度，缩减了设计时间。本发明基于PCB的基片集成波导技术兼具微带线 和金属波导的优点，同时具有造价低廉和小型化、与平面电路兼容W及制作方便等优势，利 用其制作毫米波滤波器能够弥补传统结构的不足，更加能够适应现代工程应用中的要求。
【附图说明】
[0012]图巧本发明的多层PCB结构示意图；
[0013] 图2为折叠基片集成波导混合禪合单元=维结构图；
[0014] 图3为折叠基片集成波导混合禪合单元中间金属层结构图；
[0015] 图4为四阶折叠基片集成波导毫米波窄带滤波器结构图；
[0016] 图5为四阶折叠基片集成波导毫米波窄带滤波器的S参数。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细描述。
[0018] 实施例：如图1~图5所示，本发明首先提出了一种折叠基片集成波导混合禪合结 构单元，其由两个折叠基片集成波导谐振腔组成，相互之间通过感性窗和折叠的槽线分别 实现磁禪合和电禪合。发明采用的多层PCB结构，两层厚度为0.254mm的化conic TLY-5介质 基片，通过一层厚度为0.12mm的化conic TPG-30粘结层进行结合，形成具有S层金属层(厚 度:0.018mm)的结构。Taconic TLY-5介质基片材料的损耗正切角为0.0009，粘结层化conic TPG-30材料损耗正切角为0.0038,从而相应的折叠基片集成波导传输结构的品质因数在 300W上。如图2和图3所示。该基本单元的特点是可W在滤波器上边带或者下边带产生一个 传输零点，同时两个折叠基片集成波导谐振腔之间的禪合量可W自由控制。
[0019] 根据本发明所提出的折叠基片集成波导混合禪合单元结构可实现毫米波折叠基 片集成波导四阶窄带滤波器，如图4所示。该结构由两个折叠基片集成波导混合禪合单元级 联实现四阶滤波器，两个混合禪合单元结构分别在上边带和下边带产生一个传输零点，从 而具有很好的边带抑制性能。另外，控制混合禪合结构实现比较小的禪合量，达到窄带特 性。其通带插入损耗小于3地，带外抑制大于50地。输入输出激励端口方面，采用共面波导结 构馈入并且进行阶梯阻抗变换到50ohm微带传输线。图5所示为上述毫米波折叠基片集成波 导窄带滤波器的S参数，具体指标如表1所示，显示了本发明的可行性和实现性。
[0021] 表1
[0022] W上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征W及本发明的优点。本行业的技 术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明 本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，运些 变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及 其等效物界定。
【主权项】
1. 一种折叠基片集成波导混合耦合结构单元，其特征在于:包括多层PCB结构，多层PCB 结构包括两层介质基片，介质基片的上下两面分别通过金属层包裹并通过粘结层将两层介 质基片粘合，同时在粘结前完全腐蚀掉下面一层介质基片的上表面金属层，形成三层金属 层的结构，对基片集成波导进行折叠处理形成折叠基片集成波导谐振单元。2. 根据权利要求1所述的一种折叠基片集成波导混合耦合结构单元，其特征在于:所述 的介质基片为厚度为〇. 254mm的Taconic TLY-5介质基片，粘结层为厚度为0.12mm的 丁3(3〇11；[〇1?6-30粘结层，金属层的厚度为0.018111111，13〇〇11；[〇1'1^-5介质基片材料的损耗正 切角为〇. 0009，粘结层Taconic TPG-30材料损耗正切角为0.0038。3. 根据权利要求1所述的一种折叠基片集成波导混合耦合结构单元，其特征在于:所述 的结构单元在上边带或者下边带产生一个传输零点。4. 一种基于折叠基片集成波导的毫米波窄带滤波器，其特征在于:包括两个如权利要 求1、2或3所述的一种折叠基片集成波导混合耦合结构单元，将两个折叠基片集成波导混合 親合结构单元级联形成四阶滤波器，两个混合親合结构单元结构分别在上边带和下边带产 生一个传输零点。5. 根据权利要求4所述的一种基于折叠基片集成波导的毫米波窄带滤波器，其特征在 于:输入输出激励端口方面，采用共面波导结构馈入并且进行阶梯阻抗变换到50ohm微带传 输线。
【专利摘要】本发明公开了一种基于折叠基片集成波导的毫米波窄带滤波器，属于毫米波无线通信系统中前端无源电路领域。将两个折叠基片集成波导混合耦合结构单元级联形成四阶滤波器，折叠基片集成波导混合耦合结构单元基于多层PCB结构，多层PCB结构包括两层介质基片，介质基片的上下两面分别通过金属层包裹并通过粘结层将两层介质基片粘合，对基片集成波导进行折叠处理形成折叠基片集成波导谐振单元。本发明具有平面化、结构紧凑、易集成的优点，支持窄带频率选择，并适用于毫米波无线通信系统应用。
【IPC分类】H01P1/20, H01P1/207, H01P1/208
【公开号】CN105552486
【申请号】CN201510889921
【发明人】游长江, 李想, 何朝升, 沈梦魁, 黄杨, 杜学坤
【申请人】电子科技大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月7日