含有传输零点的五边形带通滤波器的制作方法

本发明涉及一种含有传输零点的五边形带通滤波器，属于毫米波技术领域。

背景技术：

随着无线通信的发展，频率范围不断提高，毫米波器件的尺寸将会不断减小，因此这便对毫米波器件的电尺寸提出了要求。当毫米波器件的设计尺寸缩小到一点程度时，由于工业加工技术的局限性，将无法精确的加工。如何提高滤波器的频率范围，且现在工业加工技术能够精确加工，成为该领域日益需要解决的问题。

基片集成波导(SIW：Substrate Integrated Waveguide)因其所具有的高品质因数、低插入损耗、尺寸小、易于加工等优点而得到了广泛关注，并在微波、毫米波电路中有着广阔的应用。过去数十年中，已经有大量文献对矩形、圆形基片集成波导进行了深入研究。

而三角形基片集成波导在具备高品质因数、低插入损耗等优点的同时，还有结构紧凑，易于布局的优势，亟待开发和应用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种含有传输零点的五边形带通滤波器，解决了滤波器频率范围增大与工业加工变难的矛盾。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种含有传输零点的五边形带通滤波器，包括介质基片以及设置在介质基片上下表面的金属层；

在介质基片上设置均匀排布的金属通孔，形成五个三角形谐振腔；五个所述三角形谐振腔分别以相邻两个谐振腔之间的重合面为耦合面，两两耦合形成一个五边形滤波器，其中，相邻两个谐振腔在重合面处共用一列金属通孔，且两个谐振腔的共用金属通孔列中留有一段磁耦合窗口的空隙；

五个所述三角形谐振腔包括顺时针排布的第一、第二、第四、第五、第三谐振腔，其中，第一至第五谐振腔均为等腰三角形，第一和第二谐振腔的金属通孔围成的三角形面积相等，第三和第四谐振腔的金属通孔围成的三角形面积相等；

所述介质基片的上表面还设置有第一、第二微带线，其中，第一微带线与五边形滤波器边界中属于第一谐振腔边界的中点连接，且连接处无金属通孔；第二微带线与五边形滤波器边界中属于第二谐振腔边界的中点连接，且连接处无金属通孔。

作为本发明的进一步优化方案，所述第一微带线与第一谐振腔的连接处开有细槽。

作为本发明的进一步优化方案，所述第二微带线与第二谐振腔的连接处开有细槽。

作为本发明的进一步优化方案，所述第一、第二微带线的阻抗均为50欧姆。

作为本发明的进一步优化方案，该滤波器为镜面对称结构。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

(1)本发明利用五边形基片集成滤波器五个谐振腔的内部耦合，使谐振器转变为滤波器，提升了通带带宽；

(2)本发明利用五边形基片集成滤波器五个谐振腔之间的交叉耦合，将原本单条电流通道的滤波器拓展为两条通道，使信号传输中出现传输零点，有效抑制带外损耗，大大提升了滤波性能；

(3)本发明主要结构为五边形基片集成滤波器，由五个简单等腰三角形谐振腔组成，结构简单易于加工。

附图说明

图1是本发明中滤波器的俯视图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明中三角形基片集成波导谐振腔的三维剖析示意图。

图4是本发明中带通滤波器S参数仿真波形图。

图中：1-顶层金属层；2-介质基片；3-圆形金属化通孔；4-底层金属层；(1)-第一微带线；(2)-第二微带线；①-第一三角形谐振腔；②-第二三角形谐振腔；③-第三三角形谐振腔；④-第四三角形谐振腔；⑤-第五三角形谐振腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，本发明设计一种含有传输零点的五边形带通滤波器，包括两条微带线、介质基片以及设置在介质基片上下表面的金属层。在介质基片上设置均匀排布的金属通孔，介质基片及其上下表面的金属层、金属通孔形成五个两两相邻的三角形谐振腔，五个三角形谐振腔相互之间两两耦合，形成一个五边形滤波器。

如图2所示，该含有传输零点的基于三角形基片集成波导谐振腔的带通滤波器包含第一至第五共五个谐振腔和第一、第二两条微带线。所述五个谐振腔均为等腰三角形，如图3所示，均包括由上到下依次平行的顶层金属层、介质基片和底层金属层，三角形谐振腔的三个边沿处分别在介质基片上设置有一列金属通孔。其中，第一谐振腔和第二谐振腔三条边沿的金属通孔所围成的三角形面积相等，第三谐振腔和第四谐振腔三条边沿的金属通孔所围成的三角形面积相等。每个谐振腔以均匀排布的圆形金属化通孔作为分界，且在相邻两个谐振腔共用的金属通孔列中靠近五边形中间区域空出一段距离作为磁耦合窗口。所述第一微带线与整体谐振腔的边界中属于第一谐振腔边界的中点相连，第二微带线与整体谐振腔的边界中属于第二谐振腔边界的中点相连，而且第一、第二微带线与整体谐振腔的相连处无金属通孔。

进一步地，所述第一、第二微带线与谐振腔相连处还开有细槽；本发明的带通滤波器为镜面对称结构。

在本实施例中，第一、第二微带线阻抗均为50欧姆。

图4为本发明带通滤波器的S参数仿真波形图，其横坐标为频率(单位：GHz)，纵坐标为S参数(单位：dB)，实线与虚线分别表示电磁波反射系数与频率的关系、电磁波传输系数与频率的关系，于高频处出现传输零点，这也证明了该滤波器的高性能。

由图4可知，本发明设计的带通滤波器的相对带宽为8.8％，带内插入损耗为1.5dB左右，回波损耗大于17dB，传输零点出现在12.3GHz处，传输零点在-40dB以下。这说明该滤波器性能优越。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。