CN103647123A - 半模基片集成波导横向对称滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种体积更小的半模基片集成波导横向对称滤波器。该滤波器通过在源和负载之间引入源与负载耦合，所述源与负载耦合是通过输入端与输出端之间设置的第五感性耦合窗引入的，只需使用两个半膜谐振腔就可以在带外实现两个传输零点，与传统基片集成波导滤波器实现两个传输零点需要四个谐振腔相比，在保持原有的选择性的同时体积减小了一半，而且两个传输零点可以根据实际需求灵活调整和控制，适合实际系统的需求，另外，该滤波器的第一谐振腔工作于TE₁₀₂模式，第二谐振腔工作于TE₁₀₁模式，且两个谐振腔面积均只有传统方形谐振腔的一半，有效减小了滤波器的平面尺寸，便于系统集成化。适合在微波毫米波技术领域推广应用。

Description

半模基片集成波导横向对称滤波器

技术领域

本发明涉及微波毫米波技术领域，具体涉及一种半模基片集成波导横向对称滤波器。

背景技术

滤波器是系统整机中关键的无源元件之一，其性能的优劣直接影响到整个系统的质量。微波毫米波一般采用金属波导滤波器和基于微带线、共面线等平面电路的滤波器。金属波导滤波器具有Q值高、损耗低、选择性好等优点，但其体积大、成本高、加工难度大，且与有源电路难以集成。而基于微带线、共面线等平面电路技术的滤波器虽然易于与有源电路集成，但通常存在损耗大、Q值低等不足，特别是在性能较差。辐射还易引起空间耦合，破坏电路工作稳定性。基片集成波导技术是近些年提出的一种可以集成于介质基片中的具有低插损、低辐射等特性的新型波导结构，基片集成波导滤波器不但具有传统金属波导滤波器近似的性能，而且具有体积小、重量轻、易于集成等优点，但是现有的基片集成波导滤波器的传输零点的增加需要多个谐振腔才能实现，譬如，如果实现两个传输零点，则需要四个谐振腔才能实现，进而整个基片集成波导滤波器的体积相对而言还是较大，不利于系统集成化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种体积更小的半模基片集成波导横向对称滤波器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：该半模基片集成波导横向对称滤波器，包括介质基板，所述介质基板的上表面设置有第一金属覆铜层，介质基板的下表面设置有第二金属覆铜层，所述介质基板上设置有多个金属化通孔并且所述多个金属化通孔贯穿第一金属覆铜层、介质基板、第二金属覆铜层形成第一半模谐振腔、第二半模谐振腔、输入端以及输出端，所述输入端的中轴线与输出端的中轴线重合，第一半模谐振腔、第二半模谐振腔分别位于输入端的中轴线两侧，所述输入端与第一半模谐振腔通过第一感性耦合窗连通，输出端与第一半模谐振腔通过第二感性耦合窗连通，所述输入端与第二半模谐振腔通过第三感性耦合窗连通，输出端与第二半模谐振腔通过第四感性耦合窗连通，输入端与输出端通过第五感性耦合窗连通。

进一步的是，所述输入端外侧设置有共面波导输入端，所述输出端外侧设置有共面波导输出端。

进一步的是，所述共面波导输入端与共面波导输出端对称设置。

进一步的是，所述第一半模谐振腔的外侧与第二半模谐振腔的外侧均设置有金属栅栏。

进一步的是，所述介质基板采用聚四氟乙烯压板或聚四氟乙烯陶瓷复合板制作而成。

本发明的有益效果：本发明所述的半模基片集成波导横向对称滤波器通过在滤波器的源和负载之间引入源与负载耦合，所述源与负载耦合是通过输入端与输出端之间设置的第五感性耦合窗引入的，只需使用两个半膜谐振腔就可以在带外实现两个传输零点，与传统基片集成波导滤波器实现两个传输零点需要四个谐振腔相比，在保持原有的选择性的同时体积减小了一半，而且两个传输零点可以根据实际需求灵活调整和控制，适合实际系统的需求，另外，该半模基片集成波导横向对称滤波器的第一谐振腔工作于TE₁₀₂模式，第二谐振腔工作于TE₁₀₁模式，且两个谐振腔面积均只有传统方形谐振腔的一半，有效减小了滤波器的平面尺寸，便于系统集成化。

附图说明

图1是本发明半模基片集成波导横向对称滤波器的俯视图；

图2是本发明半模基片集成波导横向对称滤波器的侧视图；

图3是本发明实施例所述的半模基片集成波导横向对称滤波器的尺寸图；

图4是本发明实施例所述的半模基片集成波导横向对称滤波器的传输特性图；

图中标记说明：介质基板1、第一金属覆铜层2、第二金属覆铜层3、金属化通孔4、第一半模谐振腔5、第二半模谐振腔6、输入端7、输出端8、第一感性耦合窗9、第二感性耦合窗10、第三感性耦合窗11、第四感性耦合窗12、第五感性耦合窗13、共面波导输入端14、共面波导输出端15、金属栅栏16。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

如图1、2所示，该半模基片集成波导横向对称滤波器，包括介质基板1，所述介质基板1的上表面设置有第一金属覆铜层2，介质基板1的下表面设置有第二金属覆铜层3，所述介质基板1上设置有多个金属化通孔4并且所述多个金属化通孔4贯穿第一金属覆铜层2、介质基板1、第二金属覆铜层3形成第一半模谐振腔5、第二半模谐振腔6、输入端7以及输出端8，所述输入端7的中轴线与输出端8的中轴线重合，第一半模谐振腔5、第二半模谐振腔6分别位于输入端7的中轴线两侧，，所述输入端7与第一半模谐振腔5通过第一感性耦合窗9连通，输出端8与第一半模谐振腔5通过第二感性耦合窗10连通，所述输入端7与第二半模谐振腔6通过第三感性耦合窗11连通，输出端8与第二半模谐振腔6通过第四感性耦合窗12连通，输入端7与输出端8通过第五感性耦合窗13连通。本发明所述的半模基片集成波导横向对称滤波器通过在滤波器的源和负载之间引入源与负载耦合，所述源与负载耦合是通过输入端7与输出端8之间设置的第五感性耦合窗13引入的，只需使用两个半膜谐振腔就可以在带外实现两个传输零点，与传统基片集成波导滤波器实现两个传输零点需要四个谐振腔相比，在保持原有的选择性的同时体积减小了一半，而且两个传输零点可以根据实际需求灵活调整和控制，适合实际系统的需求，另外，该半模基片集成波导横向对称滤波器的第一谐振腔工作于TE₁₀₂模式，第二谐振腔工作于TE₁₀₁模式，且两个谐振腔面积均只有传统方形谐振腔的一半，有效减小了滤波器的平面尺寸。

在上述实施方式中，所述输入端7外侧设置有共面波导输入端14，所述输出端8外侧设置有共面波导输出端15，输入/输出端采用共面波导的形式，既可以实现与平面微带电路的过渡，又可以有效抑制滤波器的寄生高阶模式，提高滤波器的上边带选择性，扩宽工作频率范围。进一步的是，所述共面波导输入端14与共面波导输出端15对称设置。

为了提高滤波器的带外抑制性能，所述第一半模谐振腔5的外侧与第二半模谐振腔6的外侧均设置有金属栅栏16。

为了降低造价，所述介质基板1采用聚四氟乙烯压板或聚四氟乙烯陶瓷复合板制作而成。

实施例

本实施例是以中心频率为14.5GHz的半模基片集成波导横向对称滤波器的仿真模型为具体实施案例。采用介质基板1的具体参数为相对介电常数ε_r=2.2，厚度0.508mm，金属化通孔4的半径为0.2～0.5mm，通孔间距密集均匀排布。图3为实施例所述的半模基片集成波导横向对称滤波器的尺寸结构图，其几何尺寸参数为：W=8mm,W₁=4.4mm,W₂=3mm,W_S1=4.6mm,W_S2=5.1mm,W_1L=4.6mm,W_2L=5.1mm,W_SL=2.6mm,Wt=2mm,W₅₀=1.55mm,L₁=18mm,L₂=13mm,L_t=0.8mm。

该实施例所述的半模基片集成波导横向对称滤波器的传输特性如图4所示，该滤波器的中心频率为14.5GHz，3dB相对带宽为8.1%，通带内最小插损为2.0dB，两个传输零点分别位于12.33GHz和16.16GHz，结果显示，该半模基片集成波导横向对称滤波器可以在带外实现非常好的选择性，尺寸仅为传统基片集成波导滤波器的50%，非常适用于对选择性及集成度要求很高的微波技术领域。

Claims (5)

1.半模基片集成波导横向对称滤波器，其特征在于：包括介质基板（1），所述介质基板（1）的上表面设置有第一金属覆铜层（2），介质基板（1）的下表面设置有第二金属覆铜层（3），所述介质基板（1）上设置有多个金属化通孔（4）并且所述多个金属化通孔（4）贯穿第一金属覆铜层（2）、介质基板（1）、第二金属覆铜层（3）形成第一半模谐振腔（5）、第二半模谐振腔（6）、输入端（7）以及输出端（8），所述输入端（7）的中轴线与输出端（8）的中轴线重合，第一半模谐振腔（5）、第二半模谐振腔（6）分别位于输入端（7）的中轴线两侧，所述输入端（7）与第一半模谐振腔（5）通过第一感性耦合窗（9）连通，输出端（8）与第一半模谐振腔（5）通过第二感性耦合窗（10）连通，所述输入端（7）与第二半模谐振腔（6）通过第三感性耦合窗（11）连通，输出端（8）与第二半模谐振腔（6）通过第四感性耦合窗（12）连通，输入端（7）与输出端（8）通过第五感性耦合窗连通。

2.如权利要求1所述的半模基片集成波导横向对称滤波器，其特征在于：所述输入端（7）外侧设置有共面波导输入端（14），所述输出端（8）外侧设置有共面波导输出端（15）。

3.如权利要求2所述的半模基片集成波导横向对称滤波器，其特征在于：所述共面波导输入端（14）与共面波导输出端（15）对称设置。

4.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的半模基片集成波导横向对称滤波器，其特征在于：所述第一半模谐振腔（5）的外侧与第二半模谐振腔（6）的外侧均设置有金属栅栏（16）。

5.如权利要求4所述的半模基片集成波导横向对称滤波器，其特征在于：所述介质基板（1）采用聚四氟乙烯压板或聚四氟乙烯陶瓷复合板制作而成。

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