一种具有宽阻带的小型化半模基片集成波导滤波器的制作方法

1.本发明涉及电子器件技术领域，尤其涉及一种具有宽阻带的小型化半模基片集成波导滤波器。


背景技术：

2.基片集成波导(substrate integrated waveguide, siw)滤波器因其低损耗、高q值和易与其他平面结构集成等优点被广泛应用于机载平台、通信卫星、地面站和无线基站等。随着现代通信技术的不断发展，通信系统的小型化、高可靠性及高集成度不断迎来挑战，为了使带通滤波器能够适应通信系统不断发展的性能要求，使其拥有更小的体积、宽阻带及高选择性是非常重要的。
3.目前实现小型化siw滤波器最常用的方法是使用半模、四分之一模或八分之一模的siw腔体。该技术的实现方法是沿着siw腔体的中心线将其切割为原来的二分之一、四分之一或八分之一。切割后得到的腔体能在保留原有模式的传播特性的同时，能够有效减小单个谐振器的面积，从而实现整个siw滤波器的小型化。同时，使用单个腔体中的多个模式，即使用多模谐振器能够直接减少所使用谐振器的数量，该技术也被广泛应用于小型化siw滤波器的设计当中。在实现宽阻带方面，主要是通过杂散模式之间实现弱耦合或者设计馈电端口的位置使杂散模式无法被激励这两支方法来实现。
4.在进行小型化高性能siw滤波器件设计时，如果采用级联半模、四分之一模或者八分之一模基片集成波导腔体的方式来实现，不仅为了实现高选择性需要增加特别的设计结构来弥补siw腔体之间只能进行单纯磁耦合的缺陷，还会由于多个谐振器的级联使得滤波器的体积较大，并且为了实现较高的滤波器阶数和较好的性能，由双模或者多模谐振器组成的siw滤波器通常也需要级联多个谐振器，使得最终实现的滤波器体积也较大，因此，传统的siw滤波器的小型化技术都无法充分减小滤波器的面积；至于实现宽阻带方面，传统的技术一般只适用于阶数较低的滤波器，无法实现阶数较高的情况下高次模的抑制，因此，目前如何设计一个具有宽阻带和真正小型化的siw滤波器是现阶段需要考虑的。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种具有宽阻带的小型化半模基片集成波导滤波器，解决了现有小型化siw滤波器存在的不足。
6.本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种具有宽阻带的小型化半模基片集成波导滤波器，它包括设置在介质基板上的半模siw腔体谐振器，在半模siw腔体谐振器第二个谐振模式磁场最强的区域开设有一凹槽，在凹槽内设置插入有一个双模的微带线谐振器，从微带线谐振器底端向两侧分别伸出一高阻抗线插入到微带线谐振器与凹槽之间的缝隙，使得微带线谐振器与半模siw腔体谐振器耦合，组成一个具有微带和基片集成波导腔体的混合结构滤波器；在半模siw腔体谐振器的两侧分别设置有共面波导输入端口和共面波导输出端口。
7.在所述半模siw腔体谐振器的上侧开设有等间隔排列的金属化过孔，金属化过孔连接半模siw腔体谐振器的金属上下表面。
8.在半模siw腔体谐振器第二个谐振模式磁场最强的区域开设凹槽，使第二个谐振模式的谐振频率向第一个谐振模式的谐振频率方向降低，使得半模siw谐腔体构成一个双模谐振器，并与双模的微带线谐振器共同组成四阶滤波响应。
9.所述半模siw腔体谐振器采用rogers5880基板，厚度为0.508mm，介电常数为2.2，损耗角正切为0.0009，基板上下表面为厚度0.018mm的金属铜。
10.本发明具有以下优点：一种具有宽阻带的小型化半模基片集成波导滤波器，通过在半模siw腔体谐振器的第二个谐振模式磁场最强的地方开槽，使其谐振频率向第一个谐振模式的频率靠近，构成了一个双模谐振器，减少了谐振器的个数；在挖去的槽中嵌入一个双模微带线谐振器，在将原来的二阶响应拓展为四阶的同时，不增加滤波器的面积；半模siw腔体谐振器与微带线谐振器共同组成了一个盒型拓扑结构，能够在通带的两侧各引入一个传输零点，使得该滤波器具有高选择性；由于半模siw腔体的高次模与微带线谐振器的高次模的谐振频率不同，采用两种谐振器混合的设计方案起到了抑制第一个杂散模式的效果，实现了较宽的阻带。
附图说明
11.图1 为本发明的结构示意图；图2 为本发明的俯视图；图3 为本发明的正视图；图中：1-共面波导输入端口，2-微带线谐振器，3-半模siw腔体谐振器，4-金属化过孔，5-高阻抗线，6-介质基板，7-凹槽，8-共面波导输出端口。
具体实施方式
12.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下结合附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的保护范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本发明做进一步的描述。
13.如图1所示，本发明涉及一种具有宽阻带的小型化半模基片集成波导滤波器，它包括设置在介质基板6上的半模siw腔体谐振器3，在半模siw腔体谐振器3第二个谐振模式磁场最强的区域开设有一凹槽7，在凹槽7内设置插入有一个双模的微带线谐振器2，从微带线谐振器2底端向两侧分别伸出一高阻抗线5插入到微带线谐振器2与凹槽7之间的缝隙，使得微带线谐振器2与半模siw腔体谐振器3耦合，组成一个具有微带和基片集成波导腔体的混合结构滤波器；在半模siw腔体谐振器3的两侧分别设置有阻抗为50欧姆的共面波导输入端口1和共面波导输出端口8。
14.进一步地，如图2和图3所示，在半模siw腔体谐振器3的上侧开设有等间隔排列的
金属化过孔4，金属化过孔4连接半模siw腔体谐振器3的金属上下表面，其中，每个金属化过孔4的直径为0.6mm，两个金属化过孔4之间的间距为0.8mm。
15.在半模siw腔体谐振器3第二个谐振模式磁场最强的区域开设凹槽7，使第二个谐振模式的谐振频率向第一个谐振模式的谐振频率方向降低，使得半模siw谐腔体（3）构成一个双模谐振器，并与双模的微带线谐振器2共同组成四阶滤波响应。
16.进一步地，半模siw腔体谐振器3采用rogers5880基板，厚度为0.508mm，介电常数为2.2，损耗角正切为0.0009，基板上下表面为厚度0.018mm的金属铜。
17.本发明首先在半模siw腔体谐振器3第二个谐振模式（te
201
）磁场最强的区域开槽，使te
201
模的谐振频率变低且靠近第一个谐振模式（te
101
）的谐振频率，使该半模siw腔体谐振器3构成一个双模谐振器，首先避免了级联谐振器带来的面积增大的问题。随后将一个双模的微带线谐振器2插入被挖去的凹槽7中，并且伸出两段高阻抗线5靠近被挖去的凹槽7的两侧，使得它能够与半模siw腔体谐振器3耦合。最后组成了一个具有微带和基片集成波导腔体的混合结构滤波器。由于半模siw腔体谐振器3与微带线谐振器2都是双模谐振器，它们共同组成了四阶滤波响应。并且在同一谐振频率下，微带线谐振器2的面积要远小于siw腔体谐振器3，故在插入该双模微带线谐振器2后滤波器总体的面积并无明显增加，保证了所提出滤波器足够的小型化。
18.本发明的工作过程为：50欧姆共面波导输入输出端口馈线首先将半模siw腔体谐振器3中的te
101
模式激励起来，再耦合到双模微带线谐振器2，使双模微带线谐振器2中的两个模式都被激励起来，最后再通过微带线谐振器2耦合到半模siw腔体谐振器3的te
201
模式。与此同时，半模siw腔体谐振器3中的te
101
与te
201
模式之间也存在一定的耦合，最终构成了一个盒型拓扑结构，能够在通带的两侧各引入一个传输零点，实现了高选择性。此外，由于微带线谐振器2与半模siw腔体谐振器3的高次模所处的谐振频率不同，起到了抑制杂散模式的作用，最终也实现了较宽的阻带，这也解决了传统宽阻带siw滤波器普遍阶数不高的问题。
19.图2和图3中结构中的各个尺寸如下表所示：表1. 具有宽阻带的小型化半模siw滤波器（单位：mm）以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进
行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。