CN104124498A - 一种加载c形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器 - Google Patents

一种加载c形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器 Download PDF

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林澍
罗晓
赵志华
刘冠君
王立娜
耿姝
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Abstract

一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器，它涉及一种基片集成波导宽带带通滤波器，具体涉及一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器。本发明为了解决现有的SIW滤波器的工作频率普遍较高，不适用于工作频段较低的移动通信系统的问题。本发明包括介质基板、第一金属印刷层、第二金属印刷层和两个平衡微带线，介质基板是水平设置的长方形板体，第一金属印刷层印刷在介质基板的正面，第二金属印刷层印刷在介质基板背面的中部，第一金属印刷层的中部由左至右依次设有两个第一C形缺陷地结构、三个第二C形缺陷地结构、两个第三C形缺陷地结构。本发明用于无线通信领域。

Description

一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器
技术领域
本发明涉及一种基片集成波导宽带带通滤波器，具体涉及一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器，属于无线通信领域。
背景技术
基片集成波导，又称为介质集成波导(Substrate Integrated Waveguide，SIW)，是近年来提出的一种新形波导结构，它是一种在介质基片上实现类似于金属矩形波导传输特性的导波结构，由于该结构具有低辐射、低插损、小形化、易于集成等优点，成为研究的热点，也被广泛应用于滤波器的设计。借助于印刷电路工艺，基于介质集成波导的滤波器的低成本批量生产称为可能。但是，普通的基片集成波导带通滤波器的带宽普遍较窄，一般不到10％，无法满足移动通信系统的更高要求。而且，现有的SIW滤波器的工作频率普遍较高，这类滤波器的工作频段从5GHz左右起步，最高达到F波段(90～140GHz)，很少关注低频段，而移动通信系统的工作频段普遍较低，这就制约了其在移动通信系统中的发展。
发明内容
本发明为解决现有的SIW滤波器的工作频率普遍较高，不适用于工作频段较低的移动通信系统的问题，进而提出一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括介质基板、第一金属印刷层、第二金属印刷层和两个平衡微带线，介质基板是水平设置的长方形板体，第一金属印刷层印刷在介质基板的正面，第二金属印刷层印刷在介质基板背面的中部，第二金属印刷层为长方形板体，第二金属印刷层表面的两侧边缘设有金属化过孔组，每个所述金属化过孔组由多个沿第二金属印刷层长度方向呈一字形设置金属化过孔组成，且每个金属化过孔依次穿过第二金属印刷层、介质基板、第一金属印刷层，两个平衡微带线印刷在介质基板背面的两端，且每个平衡微带线的一端与第二金属印刷层相对应的一端中部连接，每个平衡微带线的另一端与介质基板背面相对应的一端边缘连接，第一金属印刷层的中部由左至右依次设有两个第一C形缺陷地结构、三个第二C形缺陷地结构、两个第三C形缺陷地结构，且每个第一C形缺陷地结构的开口处均朝向右，每个第二C形缺陷地结构的开口处均朝向右，每个第三C形缺陷地结构的开口处均朝向右，介质板的两端设有同轴接头。
本发明的有益效果是：本发明的通带为1.79～2.70GHz，相对带宽为40.5％。根据仿真结果，制作了滤波器实物，测试结果显示，滤波器的带宽为1.83～2.76GHz，相对带宽达到40.5％。本发明工作频带覆盖1.8～2.7GHz，相对带宽能达到40％以上，带内插损低于2dB，带外抑制达到了30dB以上。该滤波器为印刷型结构，具有剖面低、重量轻、易于集成，具有带宽较宽的特点，可以广泛应用在第四代移动通信系统中。
附图说明
图1是本发明的主视图，图2是图1的俯视图，图3是图1的仰视图，图4是本发明的S参数仿真结果示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器包括介质基板1、第一金属印刷层2、第二金属印刷层3和两个平衡微带线4，介质基板1是水平设置的长方形板体，第一金属印刷层2印刷在介质基板1的正面，第二金属印刷层3印刷在介质基板1背面的中部，第二金属印刷层3为长方形板体，第二金属印刷层3表面的两侧边缘设有金属化过孔组，每个所述金属化过孔组由多个沿第二金属印刷层3长度方向呈一字形设置金属化过孔5组成，且每个金属化过孔5依次穿过第二金属印刷层3、介质基板1、第一金属印刷层2，两个平衡微带线4印刷在介质基板1背面的两端，且每个平衡微带线4的一端与第二金属印刷层3相对应的一端中部连接，每个平衡微带线4的另一端与介质基板1背面相对应的一端边缘连接，第一金属印刷层2的中部由左至右依次设有两个第一C形缺陷地结构6、三个第二C形缺陷地结构7、两个第三C形缺陷地结构8，且每个第一C形缺陷地结构6的开口处均朝向右，每个第二C形缺陷地结构7的开口处均朝向右，每个第三C形缺陷地结构8的开口处均朝向右，介质板1的两端设有同轴接头。
具体实施方式二：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器的每个平衡微带线4由第一长方形段4-1、等腰梯形段4-2和第二长方形段4-3组成，第一长方形段4-1的一端与第二金属印刷层3相对应的一端中部连接，第一长方形段4-1的另一端与等腰梯形段4-2的底边连接，等腰梯形段4-2的顶边与第二长方形段4-3的一端连接，第二长方形段4-3的另一端与介质基板1背面相对应的一端边缘连接。
本实施方式的技术效果是：如此设置，可以使得电流沿着具有梯形渐变形式的馈线流动，从而减小反射，提高阻抗匹配效果。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器的介质基板1的长度L1为280mm，介质基板1的宽度W1为62mm，介质基板1的厚度为0.5mm，介质基板1的相对介电常数为2.2。
本实施方式的技术效果是：如此设置，L1的设置能够保证有足够的加载的C形缺陷地结构，从而实现带宽的展宽；W1的设置能够保证滤波器的通频带是移动通信的频带；而较小厚度的选择则是为了尽量减小介质损耗。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器的第一金属印刷层2的长度为280mm，第一金属印刷层2的宽度为62mm，第一金属印刷层2的厚度为0.018mm，第二金属印刷层3的长度为120mm，第二金属印刷层3的宽度为62mm，第二金属印刷层3的厚度为0.018mm。
本实施方式的技术效果是：如此设置，可以保证加载有足够的C形缺陷地结构并且减小金属的重量。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器的每个金属化过孔5的直径为1.6mm，相邻两个金属化过孔5的中心距为2.5mm。
本实施方式的技术效果是：如此设置，可以保证基片集成波导的边缘的金属化过孔组能够屏蔽电磁波并且保证一定的强度。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器的第一长方形段4-1的宽度为10mm，等腰梯形段4-2的高L2为65mm，第二长方形段4-3的宽度为1.75mm。
本实施方式的技术效果是：如此设置，可以实现电流的渐变传输，减小反射，提高匹配程度。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式七：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器的第一C形缺陷地结构6与第三C形缺陷地结构8结构相同，每个第一C形缺陷地结构6由第一上水平凹槽6-1、第一竖直凹槽6-2和第一下水平凹槽6-3组成，每个第二C形缺陷地结构7由第二上水平凹槽7-1、第二竖直凹槽7-2和第二下水平凹槽7-3组成。
本实施方式的技术效果是：如此设置，能够保证加载的C形缺陷地结构的凹槽能够在通带内等效为并联或者串联的电感元件，和其他参数共同组成带通滤波网络。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器的第一上水平凹槽6-1和第一下水平凹槽6-3的长度L3为10mm，第一上水平凹槽6-1和第一下水平凹槽6-3的宽度C1为2mm，第一竖直凹槽6-2的长度L4为17mm，第一竖直凹槽6-2的宽度W2为2mm，第二上水平凹槽7-1和第二下水平凹槽7-3的长度L5为3mm，第二上水平凹槽7-1和第二下水平凹槽7-3的宽度C2为2mm，第二竖直凹槽7-2的长度L6为25mm，第二竖直凹槽7-2的宽度W3为3mm。
本实施方式的技术效果是：如此设置，能够保证加载的C形缺陷地结构的凹槽能够在通带的频率内等效为并联或者串联的电感元件，这些电感元件的电感值的范围可以通过其结构参数确定，和其他参数共同组成带通滤波网络。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器的相邻两个第一C形缺陷地结构6之间的距离J为15mm，相邻两个第二C形缺陷地结构7之间的距离J为15mm。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
工作原理
本发明加载C形缺陷地结构的基片集成波导(SIW)宽带带通滤波器的宽带带通特性主要是通过在SIW上加载C型缺陷地结构，即异形槽缝结构来实现，SIW与传统介质填充矩形波导相似，具有高通特性；而C型缺陷地结构具有低通特性，因此，两者的结合将会产生带通特性。

Claims (8)

1.一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器，其特征在于：所述一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器包括介质基板(1)、第一金属印刷层(2)、第二金属印刷层(3)和两个平衡微带线(4)，介质基板(1)是水平设置的长方形板体，第一金属印刷层(2)印刷在介质基板(1)的正面，第二金属印刷层(3)印刷在介质基板(1)背面的中部，第二金属印刷层(3)为长方形板体，第二金属印刷层(3)表面的两侧边缘设有金属化过孔组，每个所述金属化过孔组由多个沿第二金属印刷层(3)长度方向呈一字形设置金属化过孔(5)组成，且每个金属化过孔(5)依次穿过第二金属印刷层(3)、介质基板(1)、第一金属印刷层(2)，两个平衡微带线(4)印刷在介质基板(1)背面的两端，且每个平衡微带线(4)的一端与第二金属印刷层(3)相对应的一端中部连接，每个平衡微带线(4)的另一端与介质基板(1)背面相对应的一端边缘连接，第一金属印刷层(2)的中部由左至右依次设有两个第一C形缺陷地结构(6)、三个第二C形缺陷地结构(7)、两个第三C形缺陷地结构(8)，且每个第一C形缺陷地结构(6)的开口处均朝向右，每个第二C形缺陷地结构(7)的开口处均朝向右，每个第三C形缺陷地结构(8)的开口处均朝向右，介质板(1)的两端设有同轴接头。
2.根据权利要求1所述一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器，其特征在于：每个平衡微带线(4)由第一长方形段(4-1)、等腰梯形段(4-2)和第二长方形段(4-3)组成，第一长方形段(4-1)的一端与第二金属印刷层(3)相对应的一端中部连接，第一长方形段(4-1)的另一端与等腰梯形段(4-2)的底边连接，等腰梯形段(4-2)的顶边与第二长方形段(4-3)的一端连接，第二长方形段(4-3)的另一端与介质基板(1)背面相对应的一端边缘连接。
3.根据权利要求1所述一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器，其特征在于：介质基板(1)的长度(L1)为280mm，介质基板(1)的宽度(W1)为62mm，介质基板(1)的厚度为0.5mm，介质基板(1)的相对介电常数为2.2。
4.根据权利要求1所述一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器，其特征在于：第一金属印刷层(2)的长度为280mm，第一金属印刷层(2)的宽度为62mm，第一金属印刷层(2)的厚度为0.018mm，第二金属印刷层(3)的长度为120 mm，第二金属印刷层(3)的宽度为62mm，第二金属印刷层(3)的厚度为0.018mm。
5.根据权利要求1所述一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器，其特征在于：每个金属化过孔(5)的直径为1.6mm，相邻两个金属化过孔(5)的中心距为2.5mm。
6.根据权利要求2所述一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器，其特征在于：第一长方形段(4-1)的宽度为10mm，等腰梯形段(4-2)的高(L2)为65mm，第二长方形段(4-3)的宽度为1.75mm。
7.根据权利要求1所述一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器，其特征在于：第一C形缺陷地结构(6)与第三C形缺陷地结构(8)结构相同，每个第一C形缺陷地结构(6)由第一上水平凹槽(6-1)、第一竖直凹槽(6-2)和第一下水平凹槽(6-3)组成，每个第二C形缺陷地结构(7)由第二上水平凹槽(7-1)、第二竖直凹槽(7-2)和第二下水平凹槽(7-3)组成。
8.根据权利要求7所述一种加载C形缺陷地结构的基片集成波导宽带带通滤波器，其特征在于：第一上水平凹槽(6-1)和第一下水平凹槽(6-3)的长度(L3)为10mm，第一上水平凹槽(6-1)和第一下水平凹槽(6-3)的宽度(C1)为2mm，第一竖直凹槽(6-2)的长度(L4)为17mm，第一竖直凹槽(6-2)的宽度(W2)为2mm，第二上水平凹槽(7-1)和第二下水平凹槽(7-3)的长度(L5)为3mm，第二上水平凹槽(7-1)和第二下水平凹槽(7-3)的宽度(C2)为2mm，第二竖直凹槽(7-2)的长度(L6)为25mm，第二竖直凹槽(7-2)的宽度(W3)为3mm。
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