CN101615711A - 折叠半模基片集成波导 - Google Patents

Abstract

折叠半模基片集成波导可以应用于微波毫米波电路的设计，亦可用于微波毫米波集成电路的设计，该滤波器为多层结构，自上至下分别为正面金属贴片(3)、上层介质基片(1)、中间金属层(4)、下层介质基片(2)、底层金属层(5)；在半模基片集成波导的两端分别设有输入端(8)和输出端(9)，在折叠半模基片集成波导的上层介质基片(1)和下层介质基片(2)的一侧设有一排第一金属化通孔(7)构成波导的侧壁，并连接正面金属贴片(3)、中间金属层(4)和底层金属层(5)；在下层介质基片(2)的另一侧有另一排第二金属化孔(6)连接中间金属层(4)和底层金属层(5)构成波导的H面金属壁；在滤波器在正面金属贴片(3)或中间金属贴片(4)上设有槽缝(10)。

Description

折叠半模基片集成波导

技术领域

折叠半模基片集成波导滤波器可以应用于微波毫米波电路的设计，亦可用于微波毫米波集成电路的设计，属于微波滤波器的技术领域。

背景技术

在现有的毫米波与微波器件中，基片集成波导和半模基片集成波导结构综合了微带线和矩形波导的优点：平面化、低成本、低剖面、易集成、低损耗等。但是相对于微带线结构，在低频段结构的尺寸较大。折叠半模基片集成波导的面积是半模基片集成波导的一半，基片集成波导的四分之一，进一步减小了面积，提高了平面电路的集成度。本发明利用多层印刷电路板工艺提出并实现了两种折叠半模基片集成波导槽缝式滤波器结构，该结构的面积只有工作在同一频段的半模基片集成波导槽缝式滤波器的一半，同时性能优良、损耗低、易集成，具有重要的实际应用价值。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种用来解决微波毫米波滤波器的集成问题的折叠半模基片集成波导，它相对于原有的半模基片集成波导滤波器体积更小，这种滤波器具有易于集成、损耗低、结构简单的特点，适合于微波毫米波集成电路的设计；这种折叠半模基片集成波导与微带结构相比较具有较高的Q值，较低的损耗。

技术方案：本发明的折叠半模基片集成波导为多层结构，自上至下分别为正面金属贴片、上层介质基片、中间金属层、下层介质基片、底层金属层；在半模基片集成波导的两端分别设有输入端和输出端，在折叠半模基片集成波导的上层介质基片和下层介质基片的一侧设有一排第一金属化通孔构成波导的侧壁，并连接正面金属贴片、中间金属层和底层金属层；在下层介质基片的另一侧有另一排第二金属化孔连接中间金属层和底层金属层构成波导的H面金属壁；在滤波器正面金属贴片或中间金属贴片上设有槽缝。底层金属层全是金属面。

所述的正面金属贴片的平面为近似“U”形的结构，槽缝设在正面金属贴片时，槽缝设在该“U”形的结构内的底部，槽缝有多个，位于中间的槽缝最大，位于中间槽缝两侧的其它槽缝依次减小。

所述的中间金属贴片的平面为近似上大下小的梯形结构，槽缝设在中间金属贴片时，槽缝设在中间金属贴片的梯形结构上侧，槽缝有多个，位于中间的槽缝最大，位于中间槽缝两侧的其它槽缝依次减小。

有益效果：发明的半模基片集成波导具有以下优点：

1：)这种折叠半模基片集成波导在微波毫米波电路的设计中易于集成。这是由于这种滤波器器完全在介质基片上实现，利用介质基片的介电常数可以很方便的调节这种滤波器尺寸的大小，从而较好的实现和其他微波毫米波电路的集成；

2：)这种半模基片集成波导具有较高的Q值，较低的损耗。这是由于这种结构具有与矩形金属波导相类似的特性，所以与微带电路相比，它的Q值比较高，损耗比较低；

3：)这种折叠半模基片集成波导第二通带的中心频率约为第一个通带的中心频率的三倍，而普通滤波器第二通带的中心频率约为第一个通带的中心频率的二倍，因此它的工作频带更宽；

4：)这种折叠半模基片集成波导的尺寸很小，提高了低频段的集成度。因为折叠半模基片集成波导滤波器的面积是同一工作频段的半模基片集成波导的一半。

附图说明

图1是折叠半模基片集成波导层状结构示意图，

图2是槽缝蚀刻在正面金属贴片3时的正面金属贴片3结构示意图，

图3是槽缝蚀刻在中间金属层4时的中间金属层4结构示意图，

图4是本发明实施例一的第一种滤波器的尺寸标记图。

图5是本发明实施例一的第二种滤波器的尺寸标记图。

图6是本发明实施例一第一种滤波器实际测试结果。

图7是本发明实施例一第二种滤波器实际测试结果。

图1和图2中有：上层介质基片1、下层介质基片2、正面金属贴片3、中间金属层4、底层金属层5、第二金属化孔6、第一金属化通孔7、输入端8、输出端9、槽缝10、微带线11。

具体实施方式

本发明的折叠半模基片集成波导结构是根据折叠半模基片集成波导结构提出来，该集成波导是由双层印刷电路板(PCB)工艺实现的。折叠基片集成波导由双层相同基片构成，分别为上层和下层基片。每层基片的两面均有金属敷铜，所以该集成波导结构有三层金属层，分别为上层金属面、中间层金属面和底层金属面。折叠半模基片集成波导的两侧有两排金属化孔，一排是第一金属通孔，从上层介质基片通到下层介质基片，与该波导结构的上层金属面、中间层金属面和底层金属面连接在一起。另一排金属孔为盲孔，在下层介质基片通孔，与该波导结构的中间层金属和底层金属连接在一起。两排金属化孔构成波导侧壁。在折叠半模基片集成波导的两端分别设有输入端和输出端。中间金属层的金属贴片与第一金属通孔有一定的间距大小，这样输入信号的电场从上层介质基片沿中间金属层折叠到下层介质基片，滤波器的实现是在金属表面刻槽形成的。第一种滤波器是在上层金属面刻槽实现，第二种滤波器是在中间金属层刻槽实现。两个槽缝之间的一段半模基片集成波导构成一个四分之一波长谐振器，通过改变槽缝的尺寸来控制谐振器之间耦合的强弱，使整个结构起到滤波器的效果。此外半模基片集成波导的高通特性提高了滤波器的选择性。而该滤波器的下层金属全是金属面。

本发明涉及毫米波与微波器件的折叠半模基片集成波导滤波器结构，上层介质基片1的两面分别设有正面金属贴片3与中间金属4组成的，下层介质基片2的两面分别设有底层金属5与中间金属4组成的。一排第二金属化孔6为盲孔，打通了下层介质基片2，将中间金属层4和底层金属层5连接在一起。另一排金属化孔7为通孔，打孔了上层介质1和下层介质2，将正面金属贴片3、中间金属4和底层金属5连接起来。金属化孔的直径为0.4毫米，相邻金属化孔中心之间的间距为0.8毫米。第二金属化孔6和第一金属化孔7构成半模基片集成波导的金属壁。第一金属通孔7与中间金属层4的金属贴片有一定间距，其大小决定了该集成波导的传输特性和带宽，选择合适大小可以使折叠半模基片集成波导的传输特性和宽度为折叠半模基片集成波导两倍的单层半模基片集成波导的传输特性相同。为了测试方便，在上层金属面，微带线11匹配连接于折叠半模基片集成波导。在折叠半模基片集成波导的两端分别设有输入端8和输出端9，第一种滤波器的槽缝10蚀刻在上层金属面3，第二种滤波器的槽缝蚀刻在中间金属面4，该滤波器的宽度是同一工作频段的半模基片集成波导滤波器的一半，基片集成波导的四分之一。

实施例一折叠半模基片集成波导

图3是槽缝蚀刻在上层金属面的折叠半模基片集成波导，

图4是槽缝蚀刻在中间层金属面的折叠半模基片集成波导，

图5是本发明是实施例一第一种滤波器实际测试结果，

图6是本发明是实施例一第二种滤波器实际测试结果，

表一是实施例一的第一种滤波器的尺寸，

表二是实施例一的第二种滤波器的尺寸。

表一

表二

Claims (3)

1.一种折叠半模基片集成波导，其特征在于该滤波器为多层结构，自上至下分别为正面金属贴片(3)、上层介质基片(1)、中间金属层(4)、下层介质基片(2)、底层金属层(5)；在半模基片集成波导的两端分别设有输入端(8)和输出端(9)，在折叠半模基片集成波导的上层介质基片(1)和下层介质基片(2)的一侧设有一排第一金属化通孔(7)构成波导的侧壁，并连接正面金属贴片(3)、中间金属层(4)和底层金属层(5)；在下层介质基片(2)的另一侧有另一排第二金属化孔(6)连接中间金属层(4)和底层金属层(5)构成波导的H面金属壁；在滤波器在正面金属贴片(3)或中间金属贴片(4)上设有槽缝(10)。

2.根据权利要求1所述的折叠半模基片集成波导，其特征在于所述的正面金属贴片(3)的平面为近似“U”形的结构，槽缝(10)设在正面金属贴片(3)时，槽缝(10)设在该“U”形的结构内的底部，槽缝(10)有多个，位于中间的槽缝最大，位于中间槽缝两侧的其它槽缝依次减小。

3.根据权利要求1所述的折叠半模基片集成波导，其特征在于所述的中间金属贴片(4)的平面为近似上大下小的梯形结构，槽缝(10)设在中间金属贴片(4)时，槽缝(10)设在中间金属贴片(4)的梯形结构上侧，槽缝(10)有多个，位于中间的槽缝最大，位于中间槽缝两侧的其它槽缝依次减小。

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