高选择性双模基片集成波导滤波器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高选择性双模基片集成波导滤波器，滤波器中上金属贴片为矩形且相邻的两边分别设有输入端和输出端，输入端包括由上金属贴片延伸出的第一带状贴片，第一带状贴片仅基部与上金属贴片相连，第一带状贴片两边与上金属贴片之间分别设有第一L形间隙和第二L形间隙，输出端包括由上金属贴片延伸出的第二带状贴片，第二带状贴片仅基部与上金属贴片相连，第二带状贴片两边与上金属贴片之间分别设有第三L形间隙和第四L形间隙，金属化通孔沿着上金属贴片的四边设置，且相邻两个金属化通孔之间距离相等。本实用新型在不增加额外电路的情况下增加了一个传输零点，提高了滤波器的频率选择性，结构简单，方便加工。
【专利说明】
高选择性双模基片集成波导滤波器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及微波元器件领域，特别是涉及高选择性双模基片集成波导滤波 器。
【背景技术】
[0002] 基片集成波导是近年来出现中微波毫米波领域内的一种能够集成于介质基片中 的新型导波结构，它具有插入损耗小、辐射低、功率容量高等优点，常常用来构成滤波器。然 而，现有技术中的采用基片集成波导构成的滤波器往往只具有一个传输零点，频率选择性 较差。 【实用新型内容】
[0003] 实用新型目的:本实用新型的目的是提供一种具有两个传输零点的高选择性双模 基片集成波导滤波器。
[0004] 技术方案:本实用新型所述的高选择性双模基片集成波导滤波器，包括介质基片， 介质基片的上表面和下表面分别设有上金属贴片和下金属贴片，上金属贴片和下金属贴片 之间由金属化通孔连接，上金属贴片为矩形且相邻的两边分别设有输入端和输出端，输入 端包括由上金属贴片延伸出的第一带状贴片，第一带状贴片仅基部与上金属贴片相连，第 一带状贴片两边与上金属贴片之间分别设有第一L形间隙和第二L形间隙，输出端包括由上 金属贴片延伸出的第二带状贴片，第二带状贴片仅基部与上金属贴片相连，第二带状贴片 两边与上金属贴片之间分别设有第三L形间隙和第四L形间隙，金属化通孔沿着上金属贴片 的四边设置，且相邻两个金属化通孔之间距离相等。
[0005] 进一步，所述沿着输入端所在边设置的金属化通孔中，金属化通孔的个数如果是 偶数，则第一带状贴片两边的金属化通孔的个数相同，如果是奇数，则第一带状贴片两边的 金属化通孔的个数相差一个;沿着输出端所在边设置的金属化通孔中，金属化通孔的个数 如果是偶数，则第二带状贴片两边的金属化通孔的个数相同，如果是奇数，则第二带状贴片 两边的金属化通孔的个数相差一个。
[0006] 进一步，所述第一 L形间隙和第二L形间隙相对于第一带状贴片对称，第三L形间隙 和第四L形间隙相对于第二带状贴片对称。
[0007] 进一步，所述第一 L形间隙、第二L形间隙、第三L形间隙和第四L形间隙形状大小相 同，第一L形间隙包括相互垂直的第一长间隙和第一短间隙，第一短间隙的长度L 2和宽度W2 的取值范围如式(1)、（2)所示：
[0008] /J2 e 〇 垚λ) ⑴
[0009] W'l ￡ ('. - λ，一八） C 2) \,'Λ 5 J. 5 J
[0010] 式(1)、（2)中，λ为：
[0011] λ = - (3) J TEm〇7i
[0012] 式⑶中，CQ为真空中的光速，fTEmQn为基片集成波导谐振腔的谐振频率，如式⑷所 示：
[0013]
(4)
[0014]式(4)中，m和η为正整数，介质基片的相对介电常数，aeff和beff分别为基片集 成波导谐振腔的有效宽度和有效长度，如式(5)、（6)所示：
[0015] (5)
[0016] (6)
[0017] 式(5)、（6)中，a为沿着上金属贴片一条边设置的所有金属化通孔中第一个金属化 通孔到最后一个金属化通孔之间的距离，b为沿着上金属贴片另一条边设置的所有金属化 通孔中第一个金属化通孔到最后一个金属化通孔之间的距离，D为金属化通孔的直径，P为 相邻两个金属化通孔之间的距离。
[0018] 进一步，所述滤波器采用介电常数为2.2、厚度为0.508mm的介质基片进行制作，各 部分的参数为:沿着上金属贴片一条边设置的所有金属化通孔中第一个金属化通孔到最后 一个金属化通孔之间的距离a为20.6mm，沿着上金属贴片另一条边设置的所有金属化通孔 中第一个金属化通孔到最后一个金属化通孔之间的距离b为20.6mm，金属化通孔的直径D为 1mm，相邻两个金属化通孔之间的距离P为2mm，第一带状贴片的长度1^为12.08mm，第一带状 贴片的宽度Wm为1.6_，第一带状贴片两边最近的金属化通孔之间的距离W e为5.1_，第一长 间隙的长度LAe · 64mm，第一长间隙的宽度1为0 · Imm，第一短间隙的长度LAl · 08mm，第一 短间隙的宽度W2为0.6mm。
[0019] 有益效果:与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
[0020] 1)本实用新型通过优化互相垂直的输入端和输出端结构，在激励基片集成波导腔 双模谐振的同时在腔内方便地实现了附加的直接耦合通路，进而引入一个新的传输零点， 从而使得滤波器具有两个传输零点，有效提高了滤波器的频率选择性；
[0021] 2)本实用新型在增加一个新的传输零点的同时并没有增加滤波器的尺寸面积，在 电路上也不需要增加任何辅助电路或器件，相对于现有技术而言，具有结构简单、加工方便 的优点；
[0022] 3)本实用新型适用于PCB、LTCC等平面加工工艺，便于高选择性滤波器的平面化、 集成化。
【附图说明】
[0023] 图1为本实用新型的【具体实施方式】中滤波器的立体图；
[0024] 图2为本实用新型的【具体实施方式】中滤波器的拆分结构图；
[0025] 图3为本实用新型的【具体实施方式】中滤波器的上金属贴片的结构图；
[0026] 图4为本实用新型的【具体实施方式】中滤波器的上金属贴片的局部结构图；
[0027] 图5为本实用新型的【具体实施方式】中滤波器的S参数仿真结果。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合【具体实施方式】对本实用新型的技术方案作进一步的介绍。
[0029] 本实用新型公开了一种高选择性双模基片集成波导滤波器，如图1和图2所示，包 括介质基片2,介质基片2的上表面和下表面分别设有上金属贴片1和下金属贴片3,上金属 贴片1和下金属贴片3之间由金属化通孔13连接，上金属贴片1为矩形且相邻的两边分别设 有输入端和输出端，如图3所示，输入端包括由上金属贴片1延伸出的第一带状贴片11，第一 带状贴片11仅基部与上金属贴片1相连，第一带状贴片11两边与上金属贴片1之间分别设有 第一 L形间隙111和第二L形间隙112,输出端包括由上金属贴片1延伸出的第二带状贴片12， 第二带状贴片12仅基部与上金属贴片1相连，第二带状贴片12两边与上金属贴片1之间分别 设有第三L形间隙121和第四L形间隙122。第一 L形间隙111和第二L形间隙112相对于第一带 状贴片11对称，第三L形间隙121和第四L形间隙122相对于第二带状贴片12对称，且第一 L形 间隙111、第二L形间隙112、第三L形间隙121和第四L形间隙122形状大小相同。金属化通孔 13沿着上金属贴片1的四边设置，且相邻两个金属化通孔13之间距离相等。
[0030] 下面介绍第一L形间隙的结构，由此可得知其他三个L形间隙的结构：如图4所示， 第一 L形间隙111包括相互垂直的第一长间隙111 1和第一短间隙1112，第一长间隙111 1的长 度为L1，第一长间隙1111的宽度为1，第一短间隙1112的长度为L2,第一短间隙的宽度为W 2。
[0031] 滤波器采用介电常数为2.2、厚度为0.508mm的介质基片2进行制作，各部分的参数 如图3所示，为:沿着上金属贴片1 一条边设置的所有金属化通孔13中第一个金属化通孔到 最后一个金属化通孔之间的距离a为20.6mm，沿着上金属贴片1另一条边设置的所有金属化 通孔13中第一个金属化通孔到最后一个金属化通孔之间的距离b为20.6mm，金属化通孔13 的直径D为1mm，相邻两个金属化通孔13之间的距离P为2mm，第一带状贴片11的长度L mS 12.08mm，第一带状贴片11的宽度Wm为1.6mm，第一带状贴片11两边最近的金属化通孔13之 间的距离W e为5 . Imm，第一长间隙1111的长度1^为6.64mm，第一长间隙1111的宽度1为 0 · Imm，第一短间隙1112的长度L2为1 · 08mm，第一短间隙1112的宽度W2为0 · 6mm。
[0032]滤波器的S参数曲线如图5所示，可见，在IlGHz~12GHz的频段内具有两个传输零 点。
【主权项】
1. 高选择性双模基片集成波导滤波器，其特征在于:包括介质基片(2)，介质基片(2)的 上表面和下表面分别设有上金属贴片（1)和下金属贴片（3)，上金属贴片（1)和下金属贴片 (3)之间由金属化通孔（13)连接，上金属贴片（1)为矩形且相邻的两边分别设有输入端和输 出端，输入端包括由上金属贴片（1)延伸出的第一带状贴片（11)，第一带状贴片（11)仅基部 与上金属贴片（1)相连，第一带状贴片（11)两边与上金属贴片（1)之间分别设有第一 L形间 隙（111)和第二L形间隙（112)，输出端包括由上金属贴片（1)延伸出的第二带状贴片（12)， 第二带状贴片（12)仅基部与上金属贴片（1)相连，第二带状贴片（12)两边与上金属贴片（1) 之间分别设有第=L形间隙（121)和第四L形间隙（122)，金属化通孔（13)沿着上金属贴片 (1)的四边设置，且相邻两个金属化通孔(13)之间距离相等。2. 根据权利要求1所述的高选择性双模基片集成波导滤波器，其特征在于:所述沿着输 入端所在边设置的金属化通孔（13)中，金属化通孔（13)的个数如果是偶数，则第一带状贴 片（11)两边的金属化通孔（13)的个数相同，如果是奇数，则第一带状贴片（11)两边的金属 化通孔（13)的个数相差一个;沿着输出端所在边设置的金属化通孔（13)中，金属化通孔 (13)的个数如果是偶数，则第二带状贴片（12)两边的金属化通孔（13)的个数相同，如果是 奇数，则第二带状贴片（12)两边的金属化通孔(13)的个数相差一个。3. 根据权利要求1所述的高选择性双模基片集成波导滤波器，其特征在于:所述第一 L 形间隙（111)和第二L形间隙（112)相对于第一带状贴片（11)对称，第SL形间隙（121)和第 四L形间隙（122)相对于第二带状贴片（12)对称。4. 根据权利要求3所述的高选择性双模基片集成波导滤波器，其特征在于:所述第一 L 形间隙（111)、第二L形间隙（112)、第SL形间隙（121)和第四L形间隙（122)形状大小相同， 第一L形间隙（111)包括相互垂直的第一长间隙（1111)和第一短间隙（1112)，第一短间隙 (1112)的长度L2和宽度W2的取值范围如式(1)、（2)所示：Cl) (2) 式(1)、(2)4 (3) 式(3)中，CO; 波导谐振腔的谐振频率，如式(4)所示： (4) 式(4)中，m和n为正堅数，Er为介质基片（2)的相对介电常数，aeff和beff分别为基片集成 波导谐振腔的有效宽度和有效长度，如式(5)、（6)所示：(5) (6) 式(5)、（6)中，a为沿着上金属贴片（1)一条边设置的所有金属化通孔（13)中第一个金 属化通孔（13)到最后一个金属化通孔（13)之间的距离，b为沿着上金属贴片（1)另一条边设 置的所有金属化通孔（13)中第一个金属化通孔（13)到最后一个金属化通孔（13)之间的距 离，D为金属化通孔(13)的直径，P为相邻两个金属化通孔(13)之间的距离。5.根据权利要求4所述的高选择性双模基片集成波导滤波器，其特征在于:所述滤波器 采用介电常数为2.2、厚度为0.508mm的介质基片(2)进行制作，各部分的参数为:沿着上金 属贴片（1) 一条边设置的所有金属化通孔(13)中第一个金属化通孔（13)到最后一个金属化 通孔(13)之间的距离a为20.6mm，沿着上金属贴片（1)另一条边设置的所有金属化通孔(13) 中第一个金属化通孔（13)到最后一个金属化通孔（13)之间的距离b为20.6mm，金属化通孔 (13)的直径D为1mm，相邻两个金属化通孔（13)之间的距离P为2mm，第一带状贴片（11)的长 度Lm为12.08mm，第一带状贴片（11)的宽度Wm为1.6mm，第一带状贴片（11)两边最近的金属化 通孔（13)之间的距离We为5.1mm，第一长间隙（1111)的长度。为6.64mm，第一长间隙（1111) 的宽度Wi为0.1mm，第一短间隙（1112)的长度L2为1.08mm，第一短间隙（1112)的宽度化为 0.6mm。
【文档编号】H01P1/20GK205543165SQ201620283602
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月7日
【发明人】马东东, 龚克, 仓玉萍, 刘彦, 胡鹏, 刘晓
【申请人】信阳师范学院