源与多谐振器耦合的基片集成波导滤波器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了源与多谐振器耦合的基片集成波导滤波器，包括上下表面均设有金属层的介质基片，介质基片上部设有第一波导腔体，下部从左到右依次设有一代表源的基片集成波导和第二波导腔体，三者分别通过第一、第二、第三金属柱感性窗实现能量耦合，基片集成波导和第二波导腔体还通过交指型槽结构实现电耦合。相当于将普通三等分滤波器的一个谐振器由源来替换，这就减少了一个基片集成波导腔体，该结构能实现一个传输零点，再通过混合耦合方式引入一个传输零点，因而滤波器能实现两个传输零点。本实用新型具有较小的插损，采用源与多谐振器耦合理论和混合耦合技术，比传统的滤波器有更小的体积，更小的损耗。
【专利说明】源与多谐振器耦合的基片集成波导滤波器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种集成波导滤波器，尤其涉及一种源与多谐振器耦合的基片集成波导滤波器。
【背景技术】
[0002]在某一特定范围内的微波可以几乎无衰减或者衰减很小地通过滤波器，而在此频率以外的微波，滤波器对其有很强的反射或吸收，因而几乎无法通过滤波器。滤波器性能的优劣决定着整个系统通信质量的好坏。早期的微波电路主要以金属波导为代表，可以通过在波导里加载金属杆而构成滤波器。基于金属波导的滤波器功率容量高，损耗低，性能优异，但是加工成本高，且不适合与现代平面电路集成。微带电路的出现对微波毫米波电路的发展具有重要意义。微带电路的优点主要有:体积小，重量轻，结构紧凑。但是，随着频率的升高，微带电路的缺点也逐渐暴露出来，主要有:辐射和泄露变大，电路的Q值变低，插入损耗大。由于波导和微带都有其不可克服的缺点，人们不得不发展新的微波技术。基片集成波导(SIW)是最近几年提出的一种新型波导结构，它的基本结构是上下底面为金属层，中间为低损耗介质基片，然后在介质上添加两排金属化通孔，这样就可以在介质基片上实现传统的金属波导传输特性。基片集成波导在一定程度上综合了微带和波导的优点，在保持传统滤波器高功率容量，低损耗优点的同时，还保留了一般平面传输线滤波器易于集成，轻量化、易于加工等优点。由于频谱资源有限，现代通信系统对滤波器的选择性提出了越来越高的要求。常用的方法是通过多个独立的谐振腔的交叉耦合来产生传输零点。但是该方法设计复杂，滤波器体积也偏大。
[0003]现有技术利用三个谐振器的交叉耦合来实现一个传输零点，而实现两个传输零点需要四个谐振腔，这样的滤波器实现起来比较困难，滤波器体积较大，损耗较高。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的就在于提供一种解决上述问题，仅需要两个谐振腔就可以实现两个传输零点的源与多谐振器耦合的基片集成波导滤波器。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的:一种源与多谐振器耦合的基片集成波导滤波器，包括上下表面均设有金属层的介质基片，所述介质基片为长方形，上部设有第一波导腔体，下部从左到右依次设有一代表源的基片集成波导和第二波导腔体，所述第一波导腔体和第二波导腔体均工作在TEltll模式，所述第一波导腔体与基片集成波导间设有第一金属柱感性窗、与第二波导腔体间设有第二金属柱感性窗，所述基片集成波导和第二波导腔体间设有第三金属柱感性窗，且第三金属柱感性窗内设有交指型槽结构，基片集成波导和第二波导腔体相互远离的一端分别设有共面波导输入端和共面波导输出端。
[0006]作为优选:所述基片集成波导、第一波导腔体和第二波导腔体均由贯穿金属层和介质基片的金属化通孔阵列构成。[0007]作为优选:所述介质基片为Rogers5880，介电常数为2.2，厚0.5 mm。
[0008]作为优选:所述的金属化通孔阵列中，通孔的直径为0.5 mm，相邻通孔间的间距为I mnin
[0009]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:提供了一种具有两个传输零点的二阶滤波器，主要基于基片集成波导技术，源与多谐振器同时耦合技术，混合耦合技术，非常适合应用于微波和毫米波电路领域。
[0010]本实用新型，相当于将普通三等分滤波器的一个谐振器由源来替换，这就减少了一个基片集成波导腔体，基片集成波导、第一波导腔体和第二波导腔体这三者间，首先通过第一金属柱感性窗、第二金属柱感性窗和第三金属柱感性窗实现能量的耦合，而代表源的基片集成波导和第二波导腔体间还通过交指型槽结构实现电耦合，从而实现混合耦合，从而又再引入一个传输零点。
[0011]本实用新型具有较小的插损，采用源与多谐振器耦合理论和混合耦合技术，只使用两个腔体就实现了两个传输零点，而传统的交叉耦合滤波器实现同样的性能需要四个腔体，因而比传统的滤波器有更小的体积，更小的损耗。
[0012]同时，本实用新型能产生两个传输零点，具有很好的选择性，也较好地改善了带外衰减特性。
[0013]最后，本实用新型采用单层基片集成波导结构，制作非常简单，全部利用成熟的标准工业工艺，成本低而精度高，容易批量生产，封闭结构因而辐射小，隔离和抗干扰能力强，容易与有源平面电路集成，这相对于金属波导滤波器而言是个很大的优势。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的结构示意图；
[0015]图2为图1的剖视图；
[0016]图3为本实用新型的传输特性图。
[0017]图中:1、介质基片；2、金属化通孔阵列；31、第一波导腔体；32、第二波导腔体；4、基片集成波导；51、第一金属柱感性窗；52、第二金属柱感性窗；53、第三金属柱感性窗；6、交指型槽结构；71、共面波导输入端；72、共面波导输出端；8、金属层。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0019]实施例1:参见图1、图2，一种源与多谐振器耦合的基片集成波导滤波器，包括上下表面均设有金属层8的介质基片1，所述介质基片I为长方形，上部设有第一波导腔体31，下部从左到右依次设有一代表源的基片集成波导4和第二波导腔体32，所述第一波导腔体31和第二波导腔体32均工作在TEltll模式，所述第一波导腔体31与基片集成波导4间设有第一金属柱感性窗51、与第二波导腔体32间设有第二金属柱感性窗52，所述基片集成波导4和第二波导腔体32间设有第三金属柱感性窗53，且第三金属柱感性窗53内设有交指型槽结构6，基片集成波导4和第二波导腔体32相互远离的一端分别设有共面波导输入端71和共面波导输出端72。
[0020]本实施例中，所述基片集成波导4、第一波导腔体31和第二波导腔体32均由贯穿金属层8和介质基片I的金属化通孔阵列2构成,所述介质基片I为Rogers5880,介电常数为2.2,厚0.5 mm,所述的金属化通孔阵列2中，通孔的直径为0.5 mm,相邻通孔间的间距为I mmD
[0021]本实用新型相当于将普通三等分滤波器的一个谐振器由源来替换，这就减少了一个基片集成波导4腔体，基片集成波导4、第一波导腔体31和第二波导腔体32这三者间，首先通过第一金属柱感性窗51、第二金属柱感性窗52和第三金属柱感性窗53实现能量的率禹合，实现一个传输零点，而代表源的基片集成波导4和第二波导腔体32间还通过交指型槽结构6实现电耦合，从而实现混合耦合，从而又再引入一个传输零点。
[0022]所述第一波导腔体31与基片集成波导4间设有第一金属柱感性窗51、与第二波导腔体32间设有第二金属柱感性窗52，分别通过第一金属柱感性窗51和第二金属柱感性窗52实现能量耦合，基片集成波导4和第二波导腔体32间设有第三金属柱感性窗53，二者通过第三金属柱感性窗53实现能量耦合，以上组合能提供一个传输零点。
[0023]同时，第三金属柱感性窗53内设有交指型槽结构6，基片集成波导4和第二波导腔体32间还能够通过交指型槽结构6实现电耦合，从而又再引入一个传输零点。
[0024]本实用新型利用源与多波导腔体耦合以及交指型槽结构6实现混合耦合来产生传输零点，实现了很好的频率选择性，带外抑制性好，带内插损小，性能优异，并且设计也很方便。
[0025]本实施例中，滤波器仿真和实测的传输特性如图3所示。从图中可以看到，实测回波损耗优于-12 dB，带内插损大约为2.7 dB，该损耗是包含了测试接头，微带馈线及共面波导的影响，这些损耗在Ku波段还是比较明显的，扣除这部分损耗，滤波器的损耗会更小。测试与仿真结果非常吻合，在滤波器的上下边带，可以发现两个很明显的传输零点，很好地提高了滤波器的选择性，带内有两个极点，使滤波器的通带趋于平整。
【权利要求】
1.一种源与多谐振器耦合的基片集成波导滤波器，包括上下表面均设有金属层的介质基片，其特征在于:所述介质基片为长方形，上部设有第一波导腔体，下部从左到右依次设有一代表源的基片集成波导和第二波导腔体，所述第一波导腔体和第二波导腔体均工作在TElOl模式，所述第一波导腔体与基片集成波导间设有第一金属柱感性窗、与第二波导腔体间设有第二金属柱感性窗，所述基片集成波导和第二波导腔体间设有第三金属柱感性窗，且第三金属柱感性窗内设有交指型槽结构，基片集成波导和第二波导腔体相互远离的一端分别设有共面波导输入端和共面波导输出端。
2.根据权利要求1所述的源与多谐振器耦合的基片集成波导滤波器，其特征在于:所述基片集成波导、第一波导腔体和第二波导腔体均由贯穿金属层和介质基片的金属化通孔阵列构成。
3.根据权利要求1所述的源与多谐振器耦合的基片集成波导滤波器，其特征在于:所述介质基片为Rogers5880,介电常数为2.2,厚0.5 mm。
4.根据权利要求2所述的源与多谐振器耦合的基片集成波导滤波器，其特征在于:所述的金属化通孔阵列中，通孔的直径为0.5 mm，相邻通孔间的间距为I mm。
【文档编号】H01P1/208GK203707287SQ201420083602
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2014年2月26日
【发明者】李荣强, 郭文凤 申请人:成都信息工程学院