CN105006615A - 一种siw带通滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SIW带通滤波器，包括介质基板、两条微带线、耦合窗、谐振器、共面波导和过孔，所述的共面波导由在所述的介质基板的长方形金属面上开第一槽线、第二槽线、第三槽线和第四槽线形成，其两端分别与所述的两条微带线的一端相连，其特征在于，还包括有第一和第二盲孔、第五槽线和一条附加微带线；所述的第五槽线是在所述的介质基板的长方形金属面上所开的一个长方形的带状框；所述的附加微带线设置于所述的第五槽线内，该附加微带线两端分别与第一盲孔和第二盲孔的上端相连。本发明SIW带通滤波器选择性高、体积小，而且制造简单，加工方便。

Description

一种SIW带通滤波器

技术领域

本发明属于无线通信技术领域,涉及一种微波滤波器，特别是涉及一种SIW带通滤波器。

背景技术

滤波器是现代微波中继通信、微波卫星通信、电子对抗等系统必不可少的组成部分，同时也是最为重要、技术含量最高的微波无源器件。随着现代电子科技的发展，可利用的频谱资源日益紧张，因此对滤波器频率选择特性的要求越来越高。为了提高通信容量和避免相邻信道间的干扰，要求滤波器必须有陡峭的带外抑制，更为重要的是，为了满足现代通信终端的小型化趋势，要求滤波器要有更小的体积与重量，有时滤波器大小甚至比性能更加重要。

为了解决上述两个问题，现有技术通常采用交叉耦合与源和负载耦合的方法来产生传输零点的方式提高滤波器的选择性和减小体积。“Substrate Integrated Waveguide Quasi-EllipticFilters With Controllable Electric and Magnetic Mixed Coupling”(IEEE Transactions OnMicrowave Theory And Techniques,Vol.60,No.10,October 2012)一文，提出了一种混合电磁耦合新型结构的滤波器，它采用使两个谐振器之间产生混合电磁耦合来产生传输零点的方法，使滤波器的选择性得到了提高。但这种滤波器的缺陷是：实际制造中需要把金属线嵌入到介质基板中，提高了加工难度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提出一种SIW带通滤波器，能够满足通信设备对滤波器更高选择性和更小体积的要求，而且制造简单，加工方便。

为解决现有技术的上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种SIW带通滤波器，包括介质基板、两条微带线、耦合窗、谐振器、共面波导和过孔，所述的共面波导由在所述的介质基板的长方形金属面上开第一槽线、第二槽线、第三槽线和第四槽线形成，其两端分别与所述的两条微带线的一端相连，其特征在于，还包括有第一和第二盲孔、第五槽线和一条附加微带线；所述的第五槽线是在所述的介质基板的长方形金属面上所开的一个长方形的带状框；所述的附加微带线设置于所述的第五槽线内，该附加微带线两端分别与第一盲孔和第二盲孔的上端相连。

进一步地，所述的附加微带线位于所述的耦合窗的正上方，沿所述的SIW带通滤波器的纵向布置，其长度等于二分之一导波波长。

进一步地，所述的第一盲孔和第二盲孔沿所述的介质基板的纵向方向上间隔设置，两个盲孔的间距中点与所述的介质基板的中点相重合。

进一步地，所述的第一盲孔和第二盲孔的间距长度至少不大于所述的附加微带线的长度。

进一步地，所述的第五槽线的外缘宽度至少不大于所述的耦合窗的宽度。

与现有技术相比，本发明包括以下优点和有益效果：

本发明所述的微波滤波器通过在耦合窗口正上方加载接盲孔的微带线实现，不增加额外体积，通过交叉耦合产生了一个靠近通带的传输零点，提高了滤波器的选择性，整个结构简单紧凑，易于加工。

附图说明

图1A是本发明所述SIW带通滤波器的一个实施例的俯视图。

图1B是图1A所示的SIW带通滤波器实施例的侧视图。

图1C是图1A所示的SIW带通滤波器实施例的沿y轴的剖面图。

其中，101第一槽线，102第二槽线，103第三槽线，104第四槽线，105第五槽线；201第一馈线，202第二馈线；203附加微带线；；301第一谐振器，302第二谐振器，303第三谐振器(注：第一谐振器和第二谐振器辅用虚线加以表示)；401第一盲孔，402第二盲孔。Port1：输入端口；Port2：输出端口

图2是本发明所述SIW带通滤波器的一个实施例的拓扑示意图。

图3为是本发明所述SIW带通滤波器的一个实施例的散射参数仿真与测试结果。其中，仿真采用HFSS13.0软件，测试采用安捷伦N5230C矢量网络分析仪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

一种SIW带通滤波器，包括介质基板、两条微带线、耦合窗、谐振器、共面波导和过孔，所述的共面波导由在所述的介质基板的长方形金属面上开第一槽线、第二槽线、第三槽线和第四槽线形成，其两端分别与所述的两条微带线的一端相连，其特征在于，还包括有第一和第二盲孔、第五槽线和一条附加微带线；所述的第五槽线是在所述的介质基板的长方形金属面上所开的一个长方形的带状框；所述的附加微带线设置于所述的第五槽线内，该附加微带线两端分别与第一盲孔和第二盲孔的上端相连。

通过开第五槽线形成的附加微带线，相当于增加了一个谐振器，该谐振器的产生未额外增加体积，即用二阶SIW滤波器的尺寸实现了三阶SIW滤波器的性能，减小了滤波器的体积。附加微带线构成的谐振器通过盲孔分别与两个SIW腔耦合，形成了三阶交叉耦合滤波器，使得在端口1(port1，假设为输入端口)和端口2(port2，假设为输出端口)之间形成了两条信号路线，这样在某一频率点上，通过两条信号路线到达输出端口2上的信号等幅反相，相互抵消，因而产生了一个传输零点。传输零点的产生并不仅可以看成是由于附加微带线在两个SIW谐振器之间引入了混合电磁耦合，也可以看成SIW谐振器和附加微带线谐振器之间的交叉耦合产生。由于传输零点的产生，使得通带的边缘变得陡峭，提高了滤波器的选择性。

另外，所述的附加微带线位于所述的耦合窗的正上方，沿所述的SIW带通滤波器的纵向布置，其长度等于二分之一导波波长。

而且，所述的第一盲孔和第二盲孔沿所述的介质基板的纵向方向上间隔设置，两个盲孔的间距中点与所述的介质基板的中点相重合。

同时，所述的第一盲孔和第二盲孔的间距长度至少不大于所述的附加微带线的长度。

所述的第五槽线的外缘宽度至少不大于所述的耦合窗的宽度。

图1A是本发明所述SIW带通滤波器的一个实施例的俯视图。图中SIW带通滤波器由在二阶SIW滤波器的感性耦合窗口正上方加载接盲孔的附加微带线构成，每个SIW腔x方向长26mm，y方向长22.8mm。滤波器关于x轴和y轴对称。滤波器的上层包括微带线转共面波导馈电结构和接盲孔附加微带线结构，微带线包括第一馈线201，第二馈线202；共面波导由长方形覆铜面上开第一槽线101，第二槽线102，第三槽线103，第四槽线104形成，四个槽线均为L型，且第一槽线101和第二槽线102关于y轴对称，第三槽线103和第四槽线104关于y轴对称，第一槽线101和第三槽线103关于x轴对称，第二槽线102和第四槽线104关于x轴对称。附加微带线由开第五槽线105形成，其中第五槽线105关于x轴和y轴对称，其中附加微带线长17.25mm，感性耦合器窗的宽度为5.6mm。附加微带线的长度决定其谐振频率。附加微带线的两端分别与两个盲孔相接，利用盲孔实现附加微带线与两个SIW腔之间的耦合。

图1B为本发明所述SIW带通滤波器的一个实施例的前视图。该SIW带通滤波器的介质基板包含多个金属化过孔和两个盲孔，过孔直径为0.6mm，孔间距为1mm。图中竖直的长方形表示过孔，图中底部横向的窄长方形表示金属铜，作为整个滤波器的地。

图1C为上述实施例沿y轴的剖面图。从图中可看出有两个盲孔。两个盲孔的上端分别与一条附加微带线的两端相接，其下端深入于介质基板中。盲孔的深度对滤波器的性能影响较大，盲孔过深且板材过薄时会给加工造成一定困难，因此需要适当使用厚一些的介质基板。本实施例采用相对介电常数为2.2、厚度为0.508mm的PCB板作为介质基板，盲孔深度0.4mm。实际应用中，也可以采用其他规格的PCB板作为基板，其厚度要考虑到盲孔深度加工的要求。图中底部横向的窄长方形表示金属铜，作为整个滤波器的地。

所述SIW带通双通带滤波器的输入端口和输出端口均采用SMA头焊接，以便接入测试或者与电路相连。

图2是本发明所述SIW带通滤波器的一个实施例的拓扑示意图。带有R1和R2的圆形图案表示SIW谐振器，而带有R3的圆形图案表示附加微带线谐振器，带有S的圆形图案表示信号源，带有L的圆形图案表示负载。由于另外引入了一个附加微带线谐振器，使得原来的两个SIW带通谐振器和附加微带线谐振器之间形成了交叉耦合，在5.42GHz处产生了一个传输零点，提高了SIW带通滤波器的选择性。

图3所示，是本发明所述SIW带通滤波器的一个实施例的散射参数仿真与测试结果。所述滤波器的中心频率为5.75GHz，其10dB相对带宽为4％，从图中可以看到仿真和实测结果基本吻合，其中测量误差的插入损耗略微偏大是源于加工误差以及开槽线在测试过程中的辐射损耗。

本发明提出的SIW带通滤波器，即基片集成波导带通滤波器,是将附加微带线设计在介质基板的上表面，不需要嵌入介质基板中，便于加工，同时上表面的附加微带线还起到了谐振器的作用，相当于有了三个谐振器，这可以通过通带内的三个反射零点得到证明。使得二阶的SIW滤波器在不增加体积的情况下具有了三阶SIW滤波器应有的性能，实现了滤波器的小型化，又由于引入了传输零点，滤波器的选择性也得到了显著的提高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种SIW带通滤波器，包括介质基板、两条微带线、耦合窗、谐振器、共面波导和过孔，所述的共面波导由在所述的介质基板的长方形金属面上开第一槽线、第二槽线、第三槽线和第四槽线形成，其两端分别与所述的两条微带线的一端相连，其特征在于，还包括有第一和第二盲孔、第五槽线和一条附加微带线；所述的第五槽线是在所述的介质基板的长方形金属面上所开的一个长方形的带状框；所述的附加微带线设置于所述的第五槽线内，该附加微带线两端分别与第一盲孔和第二盲孔的上端相连。

2.根据权利要求1所述的一种SIW带通滤波器，其特征在于，所述的附加微带线位于所述的耦合窗的正上方，沿所述的SIW带通滤波器的纵向布置，其长度等于二分之一导波波长。

3.根据权利要求1所述的一种SIW带通滤波器，其特征在于，所述的第一盲孔和第二盲孔沿所述的介质基板的纵向方向上间隔设置，两个盲孔的间距中点与所述的介质基板的中点相重合。

4.根据权利要求1或3所述的一种SIW带通滤波器，其特征在于，所述的第一盲孔和第二盲孔的间距长度至少不大于所述的附加微带线的长度。

5.根据权利要求1所述的一种SIW带通滤波器，其特征在于，所述的第五槽线的外缘宽度至少不大于所述的耦合窗的宽度。