基于电磁带隙屏蔽结构的准平面介质谐振器滤波器

本实施例中涉及无线通信，尤其是一种基于电磁带隙屏蔽结构的准平面介质谐振器滤波器。

背景技术：

1、卫星和基站通信系统的射频前端对器件的性能，尺寸，和热稳定性都有着极高的要求。带通滤波器作为射频前端必不可少且数量最多的无源器件，必然要满足以上三个需求。传统的以微带线，共面波导，和基片集成波导为代表的平面滤波器，以及以金属腔体为代表的立体滤波器都无法同时满足以上三个需求。介质谐振器具有温度漂移系数低，品质因数高，尺寸小的优点，被广泛应用于卫星和基站射频前端的滤波器中。

2、现有的介质谐振器滤波器通常分为三个部分，即介质谐振器、金属屏蔽腔和支撑柱。介质谐振器通常为圆形或方形的介质块，由高介电常数和低介电损耗的陶瓷材料制成。介质谐振器放置于金属屏蔽腔内部中心位置，其底部由一低介电常数的介质材料作为支撑柱。这一方案存在三个缺点。第一，介质谐振器本身和金属屏蔽腔都具有较高的剖面，使得其很难与其他平面电路集成；第二，实际使用的介质谐振器滤波器通常包含多个谐振腔体，而每一个谐振腔体都需要一个介质谐振器和支撑柱，这意味在实际生产中需要分立制造、定位和组装多个介质谐振器和支撑柱，导致滤波器生产成本高；第三，实际使用的介质谐振器滤波器通常需要组合多种不同性质的耦合结构，如金属探针、金属耦合窗等，不同耦合结构的制造装配过程是分立的，同样会导致生产成本高的问题。因而，现有的介质谐振器滤波器虽然能满足射频前端对于性能、尺寸和热稳定性的要求，但是具有剖面高和生产成本高的缺点。

技术实现思路

1、针对目前的介质谐振器滤波器剖面高、生产成本高等技术问题，本实施例中的目的在于提供一种基于电磁带隙屏蔽结构的准平面介质谐振器滤波器。

2、本发明实施例中包括一种基于电磁带隙屏蔽结构的准平面介质谐振器滤波器，

3、电磁带隙屏蔽结构；所述电磁带隙屏蔽结构包括下层介质基板、支撑介质基板和上层介质基板；所述支撑介质基板的上表面有一矩形镂空区域；所述上层介质基板的上表面设有第二金属地层，所述上层介质基板的下表面印制有蘑菇状金属结构，所述蘑菇状金属结构通过金属过孔与所述第二金属地层电连接；

4、介质贴片谐振器；所述介质贴片谐振器为片状，所述介质谐振器贴合于所述下层介质基板的上表面，所述介质谐振器位于所述矩形镂空区域内；

5、所述上层介质基板的下表面放置于所述支撑介质基板的上表面。

6、进一步地，所述介质贴片谐振器包括第一双模谐振腔、第二双模谐振腔和连接筋，所述第一双模谐振腔与所述第二双模谐振腔通过所述连接筋连接。

7、进一步地，所述第一双模谐振腔设有第一切角，所述第二双模谐振腔设有第二切角，其中，所述第一切角、所述第二切角和所述连接筋位于所述介质贴片谐振器的同一侧。

8、进一步地，所述下层介质基板的上表面设有第一微带线和第二微带线，所述第一微带线的一端位于所述第一双模谐振腔的投影内，所述第二微带线的一端位于所述第二双模谐振腔的投影内。

9、进一步地，所述蘑菇状金属结构为金属贴片阵列，所述金属贴片阵列包括十字形金属贴片和多个矩形金属贴片，各所述矩形金属贴片围绕在所述十字形金属贴片周边呈周期性分布；

10、所述上层介质基板设有金属过孔阵列，所述金属过孔阵列包括多个金属过孔，各所述金属过孔的位置分别与相应一个所述十字形金属贴片或所述矩形金属贴片对应，所述金属过孔用于将相应的一个所述十字形金属贴片或所述矩形金属贴片与所述第二金属地层电连接起来；

11、所述十字形金属贴片的投影，位于所述第一双模谐振腔和所述第二双模谐振腔之间。

12、进一步地，所述十字形金属贴片包括横向分支线和纵向分支线，所述横向分支线与所述纵向分支线相交。

13、进一步地，所述横向分支线与所述连接筋平行，所述横向分支线与所述纵向分支线正交。

14、进一步地，所述下层介质基板的下表面设有第一金属地层。

15、进一步地，所述介质贴片谐振器由具备低损耗和高介电常数的陶瓷材料制成。

16、进一步地，所述上层介质基板和所述下层介质基板均由rogers rt/duroid 5880材料制成，所述支撑介质基板由4003c材料制成。

17、本实施例中的有益效果是：实施例中的基于电磁带隙屏蔽结构的准平面介质谐振器滤波器，电磁带隙屏蔽结构中的上层介质基板的下表面印制有蘑菇状金属结构，因此上层介质基板的下表面等效为人工磁表面，而下层介质基板的上表面的第一金属地等效为电表面，所以平行放置的人工磁表面和电表面之间的区域形成电磁带隙效应，而电磁带隙效应可禁止两表面之间区域波长大于两表面间距的四分之一的电磁波的传播，从而在介质贴片谐振器工作时可以起到能量屏蔽的效果，只需要很小的电表面和人工磁表面间距即可实现宽频的电磁屏蔽效果，因此准平面介质谐振器滤波器的剖面可以做得很低，容易通过多层印刷电路工艺实现；介质贴片谐振器为薄片状，其厚度与常规的介质基板相当，远小于工作频带的四分之一波长，因此可顺利地放置在上层介质基板和下层介质基板之间，易于集成在多层平面电路中，因此，准平面介质谐振器滤波器具有剖面低、集成度高的优点，从而获得低的生产成本。

技术特征：

1.一种基于电磁带隙屏蔽结构的准平面介质谐振器滤波器，其特征在于，所述准平面介质谐振器滤波器包括：

2.根据权利要求1所述的准平面介质谐振器滤波器，其特征在于，所述介质贴片谐振器包括第一双模谐振腔、第二双模谐振腔和连接筋，所述第一双模谐振腔与所述第二双模谐振腔通过所述连接筋连接。

3.根据权利要求2所述的准平面介质谐振器滤波器，其特征在于，所述第一双模谐振腔设有第一切角，所述第二双模谐振腔设有第二切角，其中，所述第一切角、所述第二切角和所述连接筋位于所述介质贴片谐振器的同一侧。

4.根据权利要求3所述的准平面介质谐振器滤波器，其特征在于，所述下层介质基板的上表面设有第一微带线和第二微带线，所述第一微带线的一端位于所述第一双模谐振腔的投影内，所述第二微带线的一端位于所述第二双模谐振腔的投影内。

5.根据权利要求2所述的准平面介质谐振器滤波器，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的准平面介质谐振器滤波器，其特征在于，所述十字形金属贴片包括横向分支线和纵向分支线，所述横向分支线与所述纵向分支线相交。

7.根据权利要求6所述的准平面介质谐振器滤波器，其特征在于，所述横向分支线与所述连接筋平行，所述横向分支线与所述纵向分支线正交。

8.根据权利要求1所述的准平面介质谐振器滤波器，其特征在于，所述下层介质基板的下表面设有第一金属地层。

9.根据权利要求1所述的准平面介质谐振器滤波器，其特征在于，所述介质贴片谐振器由具备低损耗和高介电常数的陶瓷材料制成。

10.根据权利要求1所述的准平面介质谐振器滤波器，其特征在于，所述上层介质基板和所述下层介质基板均由rogers rt/duroid 5880材料制成，所述支撑介质基板由4003c材料制成。

技术总结
本发明公开了一种基于电磁带隙屏蔽结构的准平面介质谐振器滤波器，其中具有等效的人工磁表面和电表面，从而准平面介质谐振器滤波器内部存在电磁带隙效应，可禁止两表面之间区域波长大于两表面间距的四分之一的电磁波的传播，在介质贴片谐振器工作时只需要很小的电表面和人工磁表面间距即可实现宽频的电磁屏蔽效果，因此准平面介质谐振器滤波器的剖面可以做得很低，容易通过多层印刷电路工艺实现；介质贴片谐振器为薄片状，因此可放置在上层介质基板和下层介质基板之间，易于集成在多层平面电路中，因此，准平面介质谐振器滤波器具有剖面低、集成度高的优点，从而获得低的生产成本。本发明广泛应用于无线通信技术领域。

技术研发人员：郑少勇,唐伟晟
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21