一种双通带毫米波基片集成波导滤波器的制作方法

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种双通带毫米波基片集成波导滤波器。

背景技术：

随着无线通信技术的迅速发展，同时工作在两个或者多个频段的通信系统成为了研究的热点，多频带滤波器作为通信系统中的关键性器件，因此也受到了广泛关注。除此之外，微波低频段的频谱资源越来越紧张，现代通信系统正向着毫米波频段发展，为满足现代通信系统的需求，有效的途径就是研究和开发高性能毫米波双通带滤波器。

现阶段，基片集成波导技术由于其高品质因数、传输损耗低、辐射损耗小和易加工等优点广泛应用于毫米波滤波器设计。传统的双通带毫米波滤波器一般采用多模技术和并联两个单通带滤波器，但是现有的毫米波双通带滤波器存在电路面积大、带外抑制差和设计自由度低等问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种具有高带外抑制和高信道间隔离度双通带毫米波基片集成波导滤波器。其采用如下技术方案：

一种双通带毫米波基片集成波导滤波器，其包括：

顶层介质层，所述顶层介质层的上表面设有顶层金属层；

底层介质层，所述底层介质层的下表面设有底层金属层；

中间粘和层，设于所述顶层介质层和底层介质层之间；

金属化通孔阵列，所述金属化通孔阵列贯穿顶层金属层、顶层介质层、中间粘合层、底层介质层和底层金属层，并和顶层金属层和底层金属层共同围成基片集成波导谐振腔；

一对输入输出馈线和微带谐振器，设于顶层介质层和中间粘合层之间，所述一对输入输出馈线和微带谐振器之间并联耦合，所述一对输入输出馈线关于所述基片集成波导谐振腔对称设置，所述一对输入输出馈线均与顶层金属层电性连接；

一对输入输出端口，设于所述顶层金属层且关于所述基片集成波导谐振腔对称设置，所述一对输入输出端口分别通过一对阻抗变换结构与基片集成波导谐振腔连接。

作为本发明的进一步改进，所述基片集成波导谐振腔为矩形，所述一对输入输出端口的连线与所述基片集成波导谐振腔的中心设有一定的距离。

作为本发明的进一步改进，所述基片集成波导谐振腔为正方形。

作为本发明的进一步改进，所述一对输入输出端口和一对输入输出馈线四者在同一直线上。

作为本发明的进一步改进，所述阻抗变换结构为梯形。

作为本发明的进一步改进，所述一对输入输出馈线分别通过一对盲孔与顶层金属层电性连接。

作为本发明的进一步改进，所述一对盲孔形状大小相同且对称设置。

作为本发明的进一步改进，所述微带谐振器为工字型结构。

本发明的有益效果：

1、将单腔双模基片集成波导滤波器作为基本的谐振单元，可以有效的减小电路面积，同时减小上通带的插入损耗。除此之外，将基片集成波导高次简并模式te201和te102用于滤波器上通带的设计，主模te101作为非谐振节点，通过模式之间的交叉耦合，可以在滤波器上通带的上阻带引入一个传输零点，从而提高滤波器的带外抑制。

2、通过将微带谐振器嵌入到双模基片集成波导谐振腔内部，不占用额外的电路面积，有利于滤波器的小型化。利用双模微带谐振器的奇模和偶模之间的耦合，形成滤波器的下通带，通过调节微带谐振器奇模和偶模的大小，可以调整奇模和偶模的相位，根据能量相消的原理，可以在下通带的下阻带和上阻带上分别引入一个传输零点，这不仅可以提高滤波器的带外抑制，还提高了滤波器两个通带间的隔离度。

3、由于微带谐振器的谐振模式和双模基片集成波导谐振腔的谐振模式之间的影响很小，所以滤波器的两个通带可以单独设计，从而提高了设计的自由度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明实施例中双通带毫米波基片集成波导滤波器的结构示意图一；

图2是本发明实施例中双通带毫米波基片集成波导滤波器的结构示意图二；

图3是本发明实施例中一对输入输出馈线和微带谐振器的结构示意图；

图4是本发明实施例中双通带毫米波基片集成波导滤波器传输系数和反射系数的实验图。

标记说明：1、顶层金属层；2、顶层介质层；3、中间粘合层；4、底层介质层；5、底层金属层；6、金属化通孔阵列；7、盲孔；8、输入输出馈线；9、微带谐振器；10、梯形阻抗变换结构；11、输入输出端口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1-3所示，为本发明实施例中的双通带毫米波基片集成波导滤波器，该滤波器包括：

顶层介质层2，顶层介质层2的上表面设有顶层金属层1；

底层介质层4，底层介质层4的下表面设有底层金属层5；

中间粘和层3，设于顶层介质层2和底层介质层4之间；

金属化通孔阵列6，金属化通孔阵列6贯穿顶层金属层1、顶层介质层2、中间粘合层3、底层介质层4和底层金属层5，并和顶层金属层1和底层金属层5共同围成基片集成波导谐振腔；

一对输入输出馈线8和微带谐振器9，设于顶层介质层2和中间粘合层3之间，一对输入输出馈线8和微带谐振器9之间并联耦合，一对输入输出馈线8关于基片集成波导谐振腔对称设置，一对输入输出馈线8均与顶层金属层1电性连接；其中，一对输入输出馈线8和微带谐振器9之间的耦合强度由输入输出馈线8和微带谐振器9之间的间隙宽度决定。

一对输入输出端口11，设于顶层金属层1且关于基片集成波导谐振腔对称设置，一对输入输出端口11分别通过一对阻抗变换结构与基片集成波导谐振腔连接。优选的，该阻抗变换结构为梯形阻抗变换结构10。

在本实施例中，一对输入输出馈线8分别通过一对盲孔7与顶层金属层1电性连接，盲孔7贯穿顶层介质层2。优选的，盲孔7设置在靠近滤波器输入输出端口11处，更优选的，一对盲孔7形状大小相同且对称设置。

基片集成波导谐振腔为矩形，一对输入输出端口11的连线与基片集成波导谐振腔的中心设有一定的距离。从而激励出基片集成波导谐振腔中te102和te201两种简并模，通过调节输入输出端口11与基片集成波导谐振腔中心的距离，可以控制基片集成波导谐振腔的两种简并模式之间的耦合强度，从而可以调节滤波器上通带的带宽。更优选的，基片集成波导谐振腔为正方形。

优选的，一对输入输出端口11和一对输入输出馈线8四者在同一直线上。

在本实施例中，微带谐振器9为工字型结构。通过在微带谐振器8中心处加载开路直接改变两个简并模的耦合强度，从而使模式分离产生两个谐振频率，本实施例中滤波器的下通带就是利用微带双模谐振器奇偶模之间的耦合构成一个独立的通带，通过改变奇偶模的频率，可以改变两种模式的相位，利用能量相消原理，在下通带的下阻带和上阻带出分别引入一个传输零点，从而改善了滤波器的带外抑制，也有效的提升了两个通带之间的隔离度。

本实施例将双模基片集成波导结构作为基本的滤波单元，利用输入输出端口与谐振腔中心的偏移来对简并模进行扰动，从而使得简并模式te102和te201之间形成一个相互耦合的路径，进而形成滤波器的上通带，其上通带的带宽可以通过调节输入输出端口与谐振腔中心之间的偏移量来调整。为了构建本发明滤波器的下通带，将微带谐振器和输入输出馈线嵌入到基片集成波导谐振腔内，其中双模微带谐振器采用并联耦合方式，然后输入输出馈线通过盲孔与顶层金属层相连接，从而构成滤波器的下通带。

如图4所示，为本发明实施例中双通带毫米波基片集成波导滤波器传输系数和反射系数的实验图。其中，下通带和上通带的回波损耗分别大于19db、30db，带内最小插入损耗分别为1.9db、1.5db，除此之外，两个通带之间的隔离度要优于35db，并且在滤波器下通带的下阻带和上通带的上阻带分别引入了一个传输零点。

本发明的有益效果：

1、将单腔双模基片集成波导滤波器作为基本的谐振单元，可以有效的减小电路面积，同时减小上通带的插入损耗。除此之外，将基片集成波导高次简并模式te201和te102用于滤波器上通带的设计，主模te101作为非谐振节点，通过模式之间的交叉耦合，可以在滤波器上通带的上阻带引入一个传输零点，从而提高滤波器的带外抑制。

2、通过将微带谐振器嵌入到双模基片集成波导谐振腔内部，不占用额外的电路面积，有利于滤波器的小型化。利用双模微带谐振器的奇模和偶模之间的耦合，形成滤波器的下通带，通过调节微带谐振器奇模和偶模的大小，可以调整奇模和偶模的相位，根据能量相消的原理，可以在下通带的下阻带和上阻带上分别引入一个传输零点，这不仅可以提高滤波器的带外抑制，还提高了滤波器两个通带间的隔离度。

3、由于微带谐振器的谐振模式和双模基片集成波导谐振腔的谐振模式之间的影响很小，所以滤波器的两个通带可以单独设计，从而提高了设计的自由度。

以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。