CN105356017B - 一种基片集成波导低通滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基片集成波导低通滤波器。包括基板，第一微带线，第一半椭圆渐变过渡段，中央滤波段，金属通孔，第二半椭圆渐变过渡段，第二微带线，底层金属贴片。在S12<‑3dB的标准下工作频率上界介于2.8G至3.1G之间,下界介于4.7GHz至5GHz之间，选择不同参数会有浮动。与现有技术相比，由于采用了独特的半椭圆渐变过渡段，从而获得了良好的阻抗匹配，使得工作频率下界分野明显，S12参数下降极为陡峭。适合在国防或其它需要高精密仪器的场合使用。
Description
技术领域
本发明属微波滤波器领域，具体涉及一种基片集成波导低通滤波器。
背景技术
随着现代微波毫米波电路系统的高速发展，其功能越来越复杂,电性能指标要求越来越高，同时要求其体积越来越小,重量越来越轻；整个系统迅速向小型化、轻量化、高可靠性、多功能性和低成本方向发展。低成本、高性能、高成品率的微波毫米波技术对于开发商业化的低成本微波毫米波宽带系统非常关键。因此，迫切需要发展新的微波毫米波集成技术。在毫米波频段，电路功能模块包括天线之间通过电磁耦合和互连紧密相连，在这种情况下，电路模块的设计需要从整体上来考虑。到目前为止，设计高性能的毫米波系统所采用的主要还是经典的波导技术。但是这种比较成熟的技术并不适合于低成本、大批量的商业应用。这主要是因为利用这种技术在完成电路的加工以后，需要较昂贵的调整机构，同时需要复杂繁琐的调整工作来实现预期设计的电路功能。为了解决这一矛盾和困难，有学者提出了一种新型的设计平台，那就是基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide，SIW)技术。
基片集成波导是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的导波结构，它通过在上下表面为金属层的低损耗介质基片上，利用金属化通孔阵列而实现的，其目的是在介质基片上实现传统的金属波导的功能。它是通过在平面电路的介质层中，嵌入两列平行金属化孔构成的，这两排金属孔构成了波导的窄壁。这样一来，可以将诸如微带线、共面波导和矩形波导构筑在同一介质基片上，并且只需要一种结构简单的过渡段就可以达到两者的匹配。波导和微带共用同一介质基片，因而具有较高的集成度，且具有重量轻、体积小、功率容量和Q值较高的等优点。因此，这一概念己得到广泛应用，并且有很好的发展前景。
现有技术中往往采用梯形过渡结构或者无过渡结构，以至于工作频率分野不是十分明显，S12参数下降十分缓慢，从-3dB到-20dB需要约数百MHz，例如中国专利申请CN201410148212.4、CN201310724585.7、以及CN 203826522 U。因此，不适用于高精度仪器。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基片集成波导低通滤波器，通过提出一种半椭圆过渡段，使得基片集成波导工作频率分野明显，提升带外抑制，旨在提供一种结构简单，性能良好的适用于国防或其它需要高精密仪器的场合的基片集成波导低通滤波器。
为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种基片集成波导低通滤波器，包括基板，第一微带线，金属通孔，第一半椭圆渐变过渡段，中央滤波段，第二半椭圆渐变过渡段，第二微带线，底层金属贴片；基板为矩形；第一微带线，第一半椭圆渐变过渡段，中央滤波段，第二半椭圆渐变过渡段，第二微带线是金属贴片，位于基板上表面；底层金属贴片位于基板下表面；金属通孔有多个，贯穿基板，孔壁镀有金属；第一微带线位于基板左端，为矩形，其短边中心线与基板的短边中心线重合；第一半椭圆渐变过渡段与第一微带线相连接，第一半椭圆渐变过渡段的长轴与基板短边的中心线重合；所述的第一微带线、第一半椭圆渐变过渡段与所述的第二微带线、第二半椭圆渐变过渡段关于基板的长边中心线对称，第一半椭圆渐变过渡段和第二半椭圆渐变过渡段之间具有间隔，中央滤波段作为过渡段，填补了所述的间隔；第一半椭圆渐变过渡段为半个椭圆，其上分布有2N个金属通孔，N大于等于1；所述的金属通孔平行于基板短边中心线，分布为两排，且关于基板短边中心线对称。通过两个半椭圆渐变过渡段达成工作频率下界分野明显，从-3dB下降到-20dB的频带宽度小于30MHz。
所述的中央滤波段为正方形或矩形或其它规则形状，其上分布有2M个金属通孔，M大于等于1。
所述的金属通孔数量为4N+2M个。
所述的基板材料采用Rogers RT/duroid 5880(tm)，或采用其它适合的高频基板材料。
所述的第一微带线和第二微带线均为50欧微带线。
所述的一种基片集成波导低通滤波器，在S12<-3dB的标准下工作频率上界介于2.8G至3.1G之间，下界介于4.7GHz至5GHz之间，选择不同参数会有浮动。
与现有技术相比，由于采用了独特的半椭圆渐变过渡段，从而获得了良好的阻抗匹配，使得工作频率下界分野明显，S12参数下降极为陡峭，从-3dB下降到-20dB频带宽度小于30MHz。适合在国防或其它需要高精密仪器的场合使用。
附图说明
图1为基片集成波导低通滤波器的结构示意图；
图2为实施例1中基片集成波导低通滤波器的正面视图；
图3为实施例1中基片集成波导低通滤波器的背面视图；
图4为实施例1中 的S12参数曲线；
图5为实施例1中工作频率下界处S12参数曲线细节图；
图6为实施例2中基片集成波导低通滤波器的正面视图；
图7为实施例2中 的S12参数曲线；
图中，基板1，第一微带线2，金属通孔3，第一半椭圆渐变过渡段4，中央滤波段5，第二半椭圆渐变过渡段6，第二微带线7，底层金属贴片8。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
如图1所示，一种基片集成波导低通滤波器，包括基板1(长48mm，宽8mm,厚0.5mm)，第一微带线2，金属通孔3，第一半椭圆渐变过渡段4，中央滤波段5，第二半椭圆渐变过渡段6，第二微带线7，底层金属贴片8；第一微带2，第一半椭圆渐变过渡段4，中央滤波段5，第二半椭圆渐变过渡段6，第二微带线7，是金属贴片，位于基板1上表面；底层金属贴片位于基板1下表面；金属通孔3有多个，贯穿基板1，孔壁镀有金属；第一微带线2位于基板1左端边缘，为矩形，其短边中心线与基板1短边中心线重合；第一半椭圆渐变过渡段4与第一微带线2相连接，其长轴与基板短边中心线重合；第一微带线2和第一半椭圆渐变过渡段4与第二微带线7和第二半椭圆渐变过渡段6关于基板1长边中心线对称；中央滤波段5位于第一半椭圆渐变过渡段4和第二半椭圆渐变过渡段6之间并与它们相连；第一半椭圆渐变过渡段为半个椭圆，其上分布有2N个金属通孔，N大于等于1；通过两个半椭圆渐变过渡段达成工作频率下界分野明显，从-3dB下降到-20dB仅用了约25MHz。
具体的，如图2所示，所述的中央滤波段5为矩形，长8mm，宽6mm，其上分布有8个金属通孔。
如图3所示，所述的金属通孔3总数量为36个，金属通孔半径为0.5mm，平行于基板1短边中心线分布为两排，两排金属通孔关于基板短边中心线对称，相距4mm。
所述的基板材料采用Rogers RT/duroid 5880(tm)。
所述的第一微带线2和第二微带线7均为50欧微带线。
如图4所示，所述的一种基片集成波导低通滤波器，它的工作频率为3GHz-4.85GHz，工作频率内，S12参数大于-3dB。如图5所示，在工作频率的下界，从-3dB下降到-20dB，只用了约25MHz。
实施例2
为了说明中央滤波段5可以采用其它形状，故展示实施例2。
如图6所示，在实施例1的基础上，增大基板1，改为宽10mm，长48mm，厚度0.5mm；将中央滤波段5形状改为宽6mm，10mm的矩形，长边延半椭圆短半轴。得到实施例2，如图7所示，在工作频率的下界，从-3dB下降到-20dB，也只用了约25MHz。
与现有技术相比，由于采用了独特的半椭圆渐变过渡段，从而获得了良好的阻抗匹配，使得工作频率下界分野明显，S12参数下降极为陡峭。适合在国防或其它需要高精密仪器的场合使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (4)
1.一种基片集成波导低通滤波器，其特征在于，包括基板（1），第一微带线（2），金属通孔（3），第一半椭圆渐变过渡段（4），中央滤波段（5），第二半椭圆渐变过渡段（6），第二微带线（7），底层金属贴片（8）；基板（1）为矩形；第一微带线（2），第一半椭圆渐变过渡段（4），中央滤波段（5），第二半椭圆渐变过渡段（6），第二微带线（7）是金属贴片，位于基板（1）上表面；底层金属贴片（8）位于基板（1）下表面；金属通孔（3）有多个，贯穿基板，孔壁镀有金属；第一微带线（2）位于基板左端，为矩形，其短边中心线与基板的短边中心线重合；第一半椭圆渐变过渡段（4）与第一微带线（2）相连接，第一半椭圆渐变过渡段（4）的长轴与基板短边的中心线重合；所述的第一微带线（2）、第一半椭圆渐变过渡段（4）与所述的第二微带线（7）、第二半椭圆渐变过渡段（6）关于基板（1）的长边中心线对称，第一半椭圆渐变过渡段（4）和第二半椭圆渐变过渡段（6）之间具有间隔，中央滤波段（5）作为过渡段，填补了所述的间隔；第一半椭圆渐变过渡段（4）为半个椭圆，其上分布有2N个金属通孔，N大于等于1，第二半椭圆渐变过渡段（6）为半个椭圆，其上分布有2N个金属通孔，N大于等于1；所述的金属通孔（3）平行于基板短边中心线，分布为两排，且关于基板短边中心线对称，通过两个半椭圆渐变过渡段达成工作频率下界分野明显，从-3dB下降到-20dB的频带宽度小于30MHz；
所述的中央滤波段（5）为矩形，其上分布有2M个金属通孔，M大于等于1；
在S12<-3dB的标准下工作频率上界介于2.8G至3.1G之间，下界介于4.7GHz至5GHz之间。
2.根据权利要求1所述的一种基片集成波导低通滤波器，其特征在于，所述的金属通孔（3）数量为4N+2M个。
3.根据权利要求1所述的一种基片集成波导低通滤波器，其特征在于，所述的基板材料采用Rogers RT/duroid 5880(tm)。
4.根据权利要求1所述的一种基片集成波导低通滤波器，其特征在于，所述的第一微带线（2）和第二微带线（7）均为50欧微带线。
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