一种基于模式复合传输线的大频率比双通带滤波器的制作方法

本实用新型属于微波毫米波双通带滤波器技术领域，一种基于模式复合传输线的大频率比双通带滤波器

背景技术：

滤波器作为无线通信系统中的一个重要的组成部分，对整个系统的性能起着至关重要的作用。随着宽带，多频微波毫米波系统的发展，对宽带，多通带，高性能，小型化滤波器的需求也越来越大。其中多通带滤波器能够有效的减少系统通道数，简化系统构架。对于传统的双通带滤波器，通常采用谐振器的高次谐波或者简并模来进行设计，但是这种设计方法很难实现两个通带的独立设计，且很难实现大频率比的双通带滤波器，进而很难适用于宽带或者大频率比的多频系统中。因此，对于实现高自由度大频率比双通带滤波器的研究是十分有价值的。

目前国内外关于大频率比滤波器的研究还处于起步阶段，2018年，S.Y. Zheng等学者提出了一种利用小孔耦合将高低频进行模式分离，来设计大频率比滤波器，能够实现12倍频的大频率比双通带滤波器，但该种滤波需要用多层结构实现，不适合平面集成。(S.Y.Zheng,Z.L.Su,Y.M.Pan,Z. Qamar and D.Ho,"New Dual-/Tri-Band Bandpass Filters and Diplexer With Large Frequency Ratio,"in IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,vol.66,no.6,pp.2978-2992,June 2018.)。模式复合传输线作为一种适用于多频，宽带系统的新型传输线，具有结构复用，模式复合的特点。模式复合共面波导由基片集成波导与准共面波导复合而成，是一种单层结构实现的模式复合传输线，通过一种由交指电容和微带渐变线组成的过渡结构能够在仅一对输入输出端口的情况下，实现模式复合共面波导与微带线的良好过渡。使其在低频由微带线过渡到准共面波导的TEM模式，在高频过渡到基片集成波导的TE10模式。这种随频率变化的模式选择特性为高自由度大频率比的双通带滤波器提供了可能性。但基于模式复合共面波导的滤波器设计理论尚不完善，具有研究的价值。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供基于模式复合传输线的大频率比双通带滤波器，在单层结构的前提下，实现高性能大频率比的双通带滤波性能。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：一种基于模式复合传输线的大频率比双通带滤波器，包括微带线导体、微带线地板、交指电容过渡结构、微带线渐变过渡结构、模式复合传输线、阶梯阻抗低通滤波器、四分之一波长短路枝节阶梯阻抗带通滤波器、基片集成波导滤波器、介质基板，所述的交指电容过渡结构位于微带线地板与模式复合传输线之间且位于介质基板下表面；所述的微带线渐变过渡结构位于模式复合传输线与微带线导体之间且为与介质基板上表面；所述的阶梯阻抗低通滤波器通过模式复合传输线与四分之一波长短路枝节阶梯阻抗带通滤波器连接。

进一步的，所述的模式复合传输线由基片集成波导与位于介质基板下表面的两侧边导体平面构成，它可以看成是准共面波导和基片集成波导复合而成；基片集成波导作为准共面波导的中心导体和不与基片集成波导接触的两侧边导体平面组成了准共面波导。

进一步的，所述的基片集成波导滤波器作为双通带滤波器的高频通带由基片集成波导中的金属通孔对形成的谐振器构成；所述的阶梯阻抗低通滤波器起到低频通带高次谐波抑制的作用由准共面波导低阻抗线和高阻抗线级联而成；所述的四分之一波长短路枝节阶梯阻抗带通滤波器作为双通带滤波器的低频通带由两对对称且弯折的四分之一波长阶梯阻抗谐振器和起匹配作用的模式复合传输线组成。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

(1)本实用新型所提出的基于模式复合传输线的大频率比双通带滤波器，能够实现频率比大于20倍的超大频率比双通带滤波器，且两个通带之间具有很好的带外抑制。

(2)本实用新型提出的基于模式复合传输线的大频率比双通带滤波器，仅需要单层基板实现。能够大大降低加工成本。

(3)本实用新型提出的基于模式复合传输线的大频率比双通带滤波器，两个通带可以独立设计，单独调节，能够有效的适用于宽带，多频系统。

本实用新型的目的、特征及优点将结合实施例，参照附图作如下进一步的说明。

附图说明

图1是本实用新型一种基于模式复合传输线的大频率比双通带滤波器结构示意图。

图2是本实用新型在0-40GHz基于模式复合传输线的大频率比双通带滤波器S参数仿真与测试结果图。

具体实施方式

如图1的一种基于模式复合传输线的大频率比双通带滤波器结构示意图所示，一种基于模式复合传输线的大频率比双通带滤波器，包括微带线导体11、微带线地板12、交指电容过渡结构2、微带线渐变过渡结构3、模式复合传输线4、阶梯阻抗低通滤波器5、四分之一波长短路枝节阶梯阻抗带通滤波器6、基片集成波导滤波器7、介质基板8，所述基于模式复合传输线的大频率比双通带滤波器采用厚度为0.508mm的低损耗Rogers 5880 基板，所述的交指电容过渡结构2位于微带线地板12与模式复合传输线4 之间且位于介质基板8下表面，所述交指电容中交指枝节的个数为15个、各交指枝节的长度为1.2mm宽度为0.144mm以及交指枝节间的间距为 0.11mm；所述的微带线渐变过渡结构3位于模式复合传输线4与微带线导体11之间且为与介质基板8上表面；所述的阶梯阻抗低通滤波器5通过模式复合传输线4与四分之一波长短路枝节阶梯阻抗带通滤波器6连接；

所述的模式复合传输线4由基片集成波导41与位于介质基板8下表面的两侧边导体平面42构成，它可以看成是准共面波导10和基片集成波导 41复合而成；基片集成波导41作为准共面波导10的中心导体和不与基片集成波导41接触的两侧边导体平面42组成了准共面波导10；

所述的基片集成波导滤波器7作为双通带滤波器的高频通带由基片集成波导41中的金属通孔对9形成的谐振器构成；所述的阶梯阻抗低通滤波器5起到低频通带高次谐波抑制的作用由准共面波导10低阻抗线51和高阻抗线52级联而成；所述的四分之一波长短路枝节阶梯阻抗带通滤波器6 作为双通带滤波器的低频通带由两对对称且弯折的四分之一波长阶梯阻抗谐振器61和起匹配作用的模式复合传输线4组成，对应的为3.5GHz的四分之一波长；

图2给出了本具体实施中在0-40GHz基于模式复合传输线的大频率比双通带滤波器S参数仿真与测试结果图。实现了两个通带的中心频率分别在1.7GHz和35GHz，频率比大于20超大频率比的双通带滤波器，两个通带中心频率对应的损耗分别为0.6dB和1.8dB，两通带间的带外抑制大于 28dB。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。