槽线扰动的集成波导双模滤波器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及集成波导滤波器。本实用新型公开了一种槽线扰动的集成波导双模滤波器。本实用新型的技术方案是，槽线扰动的集成波导双模滤波器，包括介质基板和导电层，所述导电层附着在所述介质基板正面和背面，所述介质基板正面的导电层上有规则排列的短路通孔围成的区域，所述短路通孔与介质基板正面和背面的导电层电连接，所述区域边沿连接有输入端和输出端，所述输入端和输出端分别位于所述区域的两个正交方向，在所述区域内布置有一条槽线，所述槽线与所述输入端和输出端的垂直平分线相交。本实用新型能够实现两个传输零点，具有较好的频率选择性。具有结构简单、体积小，损耗小等特点。本实用新型非常适合用于微带电路中。
【专利说明】槽线扰动的集成波导双模滤波器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微带电路，特别涉及集成波导滤波器。
【背景技术】
[0002]微带电路的基本结构如图1和图2所示，一般包括介质基板2及附着在介质基板2正面的导电层I和介质基板2背面的导电层3 (也称为接地面)。介质基板2 —般采用绝缘材料，导电层I和导电层3通常由金属贴片或金属涂覆层构成，与常用的印刷电路板结构相同。通过在导电层I上形成成各种不同的形状，包括导电层构成的矩形条或其他形状的条或块和去掉导电层留下的各种形状的条或块，如图1中的微带线13和槽线11等，可以构成不同功能的微带电路和各种微波器件，如微带天线、微带耦合器、微带滤波器等。
[0003]滤波器是一种应用非常普遍的器件，是雷达、通信等方面的关键器件，它的性能好坏直接影响整个射频前端系统。理想的滤波器是这样一种二端口网络:在所要求的频率范围内，能使微波信号无衰减的传输，此频率范围称为通带；在其余的频率范围内能使微波信号完全不能传输，这其余的频率范围称作阻带。传统的微波滤波器通常使用微带传输线和金属波导结构。微带滤波器具有低侧面，体积小，易于加工，适合与有源电路集成等优点。其存在的缺点主要是功率容量低，损耗大。而金属波导滤波器功率容量高，损耗低，但是体积大，不适合平面集成。集成波导滤波器在一定程度上综合了两者的优点，它利用平面结构模拟实现波导的性能，在保持波导滤波器高功率容量、低损耗的同时，还保留了微带滤波器易于集成的优点。集成波导滤波器具有微带电路结构的基本特征，属于一种平面形式的腔体滤波器。
[0004]传统的集成波导滤波器采用多个腔体级联实现，如果要实现传输零点，通常需要附加一条腔体路径实现交叉耦合，如要实现双模滤波模式，通常采用多个短路通孔或多条槽线来实现简并模式的扰动，使得滤波器结构复杂，体积偏大，损耗较高。
实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种槽线扰动的集成波导双模滤波器，利用一条斜槽线来实现集成波导腔体简并模式的扰动，改进集成波导双模滤波器结构。
[0006]本实用新型解决所述技术问题，采用的技术方案是，槽线扰动的集成波导双模滤波器，包括介质基板和导电层，所述导电层附着在所述介质基板正面和背面，其特征在于，所述介质基板正面的导电层上有规则排列的短路通孔围成的区域，所述短路通孔与介质基板正面和背面的导电层电连接，所述区域边沿连接有输入端和输出端，所述输入端和输出端分别位于所述区域的两个正交方向，在所述区域内布置有一条槽线，所述槽线与所述输入端和输出端的垂直平分线相交。
[0007]进一步的，位于所述介质基板边沿的短路通孔由绕过介质基板边沿的导电材料构成。
[0008]具体的，所述区域形状为圆形。
[0009]优选的，所述槽线成弧形。
[0010]进一步的，所述区域形状为正多边形。
[0011]具体的，所述正多边形为正4η边形，η = 1,2,3……。
[0012]优选的，所述槽线成矩形。
[0013]进一步的，所述输入端连接在第I边的中间，所述输出端连接在第η+1边的中间。
[0014]优选的，所述输入端和输出端结构相同，由一段与所述区域连通的微带线构成。
[0015]进一步的，所述微带线与所述区域连接处设置有槽线。
[0016]本实用新型的有益效果是，能够实现两个传输零点，具有较好的频率选择性。采用一根槽线实现简并模式的扰动，具有结构简单、体积小，损耗小等特点。只使用一个腔体就实现了两个传输零点，因而比传统的集成波导滤波器有更小的体积，更小的损耗。该滤波器采用单层集成波导结构，制作简单，成本低，适于批量生产，易于与有源电路集成，相对于金属波导滤波器而言具有较大的优势。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是微带电路结构示意图；
[0018]图2是图1的B-B剖视图；
[0019]图3是实施例1的结构示意图；
[0020]图4是图3的A-A剖视图；
[0021 ]图5是实施I仿真和实测的频率响应特性示意图；
[0022]图6是实施例2的结构示意图；
[0023]图7是实施例3的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图及实施例，详细描述本实用新型的技术方案。
[0025]本实用新型提供了一种具有良好频率选择性的集成波导双模滤波器，主要基于集成波导技术，单腔双模理论，非常适合应用于微波电路领域。
[0026]本实用新型的双模滤波器所用的介质基板上表面和下表面分别敷有导电层，短路通孔阵列贯穿于介质基板、上表面导电层和下表面导电层。短路通孔围成的这片区域中，介质基板上表面的导电层、下表面的导电层和短路通孔共同构成一个波导腔(也称为集成波导腔)。密集排列的短路通孔对微波来说可以看成是该波导腔的导电侧壁，介质基板上表面的导电层和下表面的导电层分别构成该波导腔的上下表面。在波导腔正面的导电层边沿两个正交方向分别设置输入端和输出端，通过调整输入端和输出端在腔体边沿的位置，该结构能够较好地激励起波导腔的TEltll, TElt^P TE 2(11等模式。通过在腔体正面导电层上刻蚀一段倾斜槽线，能部分抑制腔体的TE皿模式，扰动腔体的TE 1(12和TE 2(11模式，并实现模式耦合。通过调整槽线的位置(包括槽线中心坐标及旋转角度)、尺寸(包括槽线的宽度和长度)，能使TElt^P TE 2(11模式具有合适的大小，并且可以利用其它模式来实现模式交叉耦合，以产生所需的传输零点。同时，传输零点的位置也可以通过调整槽线的位置和尺寸来进行移动。该滤波器中短路通孔的间距通常小于或等于通孔直径的两倍，对于介质基板边沿的短路通孔，可以采用绕过介质基板边沿的导电材料构成，如涂敷导电硅胶，焊接金属线卡等。考虑到微波传输的特点，短路通孔间距应远远小于滤波器的工作波长，保证微波在腔体中可靠传输。工程上常采用直径d为0.5_的金属化孔，孔之间的间隔a取1_，就可以满足一般微波频段的波导腔正常工作。
[0027]本实用新型的槽线扰动的集成波导双模滤波器，一个集成波导腔体能实现两个单一模式谐振腔的功能，通过调整模式交叉耦合的大小，可以在通带两端产生两个传输零点，设计的集成波导滤波器具有结构简单，体积小，频率选择性好的特点。
[0028]实施例1
[0029]如图3和图4所示，本槽线扰动的集成波导双模滤波器，包括介质基板2及附着在上述介质基板2正面的导电层I和背面的导电层3。介质基板2正面的导电层I上有直线排列的短路通孔10围成的正方形区域。短路通孔10与介质基板正面的导电层I和背面的导电层3电连接，构成一个厚度与介质基板2相同的正方形波导腔。导电层I上正方形区域的第一边沿连接有输入端13，第二边沿连接有输出端14，该输入端13和输出端14分别位于正方形区域的两个正交方向。在正方形区域内布置有一条槽线11，槽线11为矩形槽，其中心位于输入端13和输出端14的垂直平分线上，该槽线11用来扰动并调整简并模式TEltl2和TE2tll的大小，从而利用这两个模式实现单腔双模滤波器。
[0030]本例中，输入端13和输出端14结构相同，都是由一段与导电层I正方形区域连通的微带线构成，并且在微带线两边与正方形区域连接处设置有槽线12，可以用于调整输入和输出信号大小，还可以影响波导腔中简并模式TElt^P TE 2(11的分布。
[0031]本施中，选用介电常数为2.2，厚度为0.5mm的Rogers5880材料介质基板。仿真和实测的频率响应特性如图5所示。由图可知，测试的回波损耗优于-15.6dB，带内插入损耗约为2.0dB，该损耗包含了测试接头，微带线及共面波导的影响。测试与仿真结果非常一致，在滤波器的通带内有两个极点，说明滤波器是由两个简并模式耦合得来的。在滤波器的上下阻带，可以发现两个明显的传输零点，说明该滤波器具有良好的频率选择特性。
[0032]实施例2
[0033]如图6所示，本例槽线扰动的集成波导双模滤波器，介质基板2正面的导电层I上规则排列的短路通孔10围成的区域形状为圆形，构成厚度与介质基板2等厚度的圆形波导腔，具有与圆形金属波导腔相似的特性。相应的槽线11也是与圆形波导腔同心的圆弧形槽线。本例滤波器，同样可以通过调整圆弧形槽线尺寸和旋转方向等调整滤波器参数。本例其他结构参见实施例1的描述。
[0034]实施例3
[0035]本例槽线扰动的集成波导双模滤波器，介质基板2正面的导电层I上规则排列的短路通孔10围成的区域形状为为正八边形，即对应η = 2的正4η边形，构成厚度与介质基板2等厚度的正八边形波导腔。如图7所示。该正八边形波导腔的输入端13连接在正八边形第I边的中间，输出端连接在正八边形第3边的中间。正八边形第I边和第3边正好处于八边形区域的两个正交方向。本例其他结构参见实施例1的描述。
[0036]本实用新型槽线扰动的集成波导双模滤波器，并不限于上述实施例的描述，特别是波导腔形状，除了上述描述的形状，也可以采用其他形状，如矩形、椭圆形等，本领域技术人员根据上述描述进行任何等同替换、变形都属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.槽线扰动的集成波导双模滤波器，包括介质基板和导电层，所述导电层附着在所述介质基板正面和背面，其特征在于，所述介质基板正面的导电层上有规则排列的短路通孔围成的区域，所述短路通孔与介质基板正面和背面的导电层电连接，所述区域边沿连接有输入端和输出端，所述输入端和输出端分别位于所述区域的两个正交方向，在所述区域内布置有一条槽线，所述槽线与所述输入端和输出端的垂直平分线相交。
2.根据权利要求1所述的槽线扰动的集成波导双模滤波器，其特征在于，位于所述介质基板边沿的短路通孔由绕过介质基板边沿的导电材料构成。
3.根据权利要求1或2所述的槽线扰动的集成波导双模滤波器，其特征在于，所述区域形状为圆形。
4.根据权利要求3所述的槽线扰动的集成波导双模滤波器，其特征在于，所述槽线成弧形。
5.根据权利要求1或2所述的槽线扰动的集成波导双模滤波器，其特征在于，所述区域形状为正多边形。
6.根据权利要求5所述的槽线扰动的集成波导双模滤波器，其特征在于，所述正多边形为正4η边形，η = I, 2, 3......。
7.根据权利要求6所述的槽线扰动的集成波导双模滤波器，其特征在于，所述槽线成矩形。
8.根据权利要求6所述的槽线扰动的集成波导双模滤波器，其特征在于，所述输入端连接在第I边的中间，所述输出端连接在第η+1边的中间。
9.根据权利要求1或2所述的槽线扰动的集成波导双模滤波器，其特征在于，所述输入端和输出端结构相同，由一段与所述区域连通的微带线构成。
10.根据权利要求9所述的槽线扰动的集成波导双模滤波器，其特征在于，所述微带线与所述区域连接处设置有槽线。
【文档编号】H01P1/203GK204167446SQ201420638418
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】李荣强, 陈倩 申请人:成都信息工程学院