CN105489986B - 基于基片集成波导结构的双通带巴伦滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于基片集成波导结构的双通带巴伦滤波器，包括介质基板、上表面金属层和下表面金属层，介质基板上有贯穿于介质基板的金属化通孔阵列，所述金属化通孔阵列、上表面金属层与下表面金属层围成一个谐振腔，谐振腔中央有一个扰动槽线。与传统微带双通带巴伦滤波器实现相比，能有很好的相位差，能够有效地传递差模信号，抑制共模信号。本发明主要通过激励第一谐振腔的TE201‑mode和TE202‑mode来构建双通带，它们具有很好的幅度响应和相位响应；而且通过调节槽线的长度能够有效地调节第二通带的中心的频率。本发明有效地实现了巴伦滤波器的特性，可以用在毫米波段，有效扩展巴伦滤波器的应用范围。

Description

基于基片集成波导结构的双通带巴伦滤波器

技术领域

本发明涉及双通带巴伦滤波器，特别涉及一种基于基片集成波导结构的双通带巴伦滤波器。

背景技术

巴伦滤波器是射频电路系统重要的基本单元电路之一，广泛应用于微波通信、雷达导航、等系统中，是微波和毫米波系统中不可缺少的重要器件。它性能的优劣往往直接影响整个通信系统的性能指标。巴伦是一种三端口器件，它由一个不平衡端口和两个平衡端口组成，两个平衡端口的信号有相同的幅值，但有180度的相移，如此来减少共模信号噪声。

在实际工程应用中,从滤波器技术指标的给定到加工成品所要求的时间将越来越短,快速准确的设计出高性能的微波滤波器将是工程设计和市场竞争的必然趋势，设计性能高、体积小、成本低和缩短滤波器研制周期，是市场竞争的必然要求。基于基片集成波导的双通带差分滤波器有着低损耗、低加工成本以及易于集成等优势。

发明内容

所发明的目的在于设计一款低损耗、低成本加工、高可靠性、性能优的双通带的巴伦滤波器。

为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

基于基片集成波导结构的双通带巴伦滤波器，包括介质基板，以及设置在介质基板表面的上表面金属层和下表面金属层，介质基板上有贯穿于介质基板的由多个金属化通孔组成的阵列，所述金属化通孔阵列、上表面金属层与下表面金属层围成了一个谐振腔，为第一谐振腔，在第一谐振腔中央设置第一扰动槽线，在第一谐振腔边缘设置了三根馈线，分别为第一馈线、第二馈线和第三馈线。

进一步的实施例中，所述第一馈线和第三馈线关于介质基板的水平轴对称。

进一步的实施例中，第一谐振腔为正方形结构。

进一步的实施例中，所述金属通孔的直径是0.8mm，且两相邻金属通孔间的距离是1.2mm。

进一步的实施例中，介质基板采用RO5880型号，介电常数为2.2，厚度为0.508mm。

进一步的实施例中，所述第一馈线、第二馈线和第三馈线的位置决定第一谐振腔的TE201-mode和TE202-mode，该双通带巴伦滤波器的第一通带的中心频率工作在谐振腔的TE201-mode，第二通带的中心频率工作在第一谐振腔的TE202-mode。

进一步的实施例中，调节第一扰动槽线的长度，以调节第二个通带的中心频率。

由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于：1)本发明能够有较小插入损耗，较大的回波损耗；2)电路结构简单；3)工艺上易于实现；4)高温度稳定性和可靠性；5)能够运用到毫米波段。

附图说明

图1为本发明一实施方式基于基片集成波导结构的双通带巴伦滤波器的结构示意图；

图2为图1的截面示意图；

图3为根据图1实施例所制作的基于基片集成波导结构的双通带巴伦滤波器的具体示例示意图。

图4为图3所示基于基片集成波导结构的双通带巴伦滤波器的S参数幅度的仿真曲线。

图5为图3所示基于基片集成波导结构的双通带巴伦滤波器的S参数相位的仿真曲线

图6为图3所示基于基片集成波导结构的双通带巴伦滤波器的槽线长度l₁与第二个通带中心频率关系图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

如图1、图2所示，根据本发明的较优实施例，一种基于基片集成波导结构的双通带巴伦滤波器，包括介质基板6，以及设置在介质基板6表面的上表面金属层1和下表面金属层7，介质基板6上设置有贯穿于介质基板6的由多个金属化通孔2组成的阵列，所述金属化通孔阵列、上表面金属层1与下表面金属层7围成一个谐振腔，为第一谐振腔31；在第一谐振腔31中央位置设置第一扰动槽线41；在第一谐振腔31的边缘设置三根馈线，分别为第一馈线51、第二馈线52和第三馈线53。

结合图1所示，第一谐振腔31为正方形结构。

第一馈线51和第三馈线53关于介质基板6的水平轴对称。

本实施例中，作为优选，前述金属通孔2的直径是0.8mm，且两相邻金属通孔间的距离是1.2mm。

介质基板6采用RO5880型号，介电常数为2.2，厚度为0.508mm。

第一馈线51、第二馈线52和第三馈线53的位置决定第一谐振腔的TE201-mode和TE202-mode，该双通带巴伦滤波器的第一通带的中心频率工作在谐振腔的TE201-mode，第二通带的中心频率工作在第一谐振腔的TE202-mode。

这两个模分别构成第一通带和第二通带，它们具有很好的幅度响应和相位响应。

如图3所示的基于基片集成波导结构的双通带巴伦滤波器，第一谐振腔长度和宽度都为l，三根馈线的宽度均为w₂,馈线与第一谐振腔的连接处的耦合槽长度分别为d₁,g₁,p₁,d₂,g₂,p₂。槽线的长度分别为l₁和w₁。

本实施例中，调节第一槽线41的长度可扰动TE202-mode的电磁场分布，从而达到调节第二通带的中心频率的目的,而且很好的保持了两个输出端的相位差180度这一特性。如图6所示，第二通带的中心频率随着槽线长度的增加而降低。

如图3所示，在一个具体的设计示例中，为实现基于基片集成波导结构的双通带巴伦滤波器，最优化尺寸参数为：l＝32mm,l₁＝15mm,w₁＝0.5mm,w₂＝1.6mm,g₁＝3.2mm,g₂＝4.5mm，p₁＝0.45mm,p₂＝0.45mm,d₁＝8.75mm,d₂＝2.45mm。

对图3上述设计示例进行仿真，所得如图4、5所示的S参数幅度、S参数相位仿真曲线，第一通带的中心频率是7.13GHz，相位差179.12度，其最小插入损耗是2.2dB。第二通带的中心频率是8.75GHz，相位相差180.4度，其最小插入损耗是2.0dB。两个通带内的相位差的误差都在1度以内，能够很好的抑制共模信号，性能十分优异。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种基于基片集成波导结构的双通带巴伦滤波器，其特征在于，包括介质基板(6)，以及设置在介质基板(6)表面的上表面金属层(1)和下表面金属层(7)，介质基板(6)上设置有贯穿于介质基板(6)的由多个金属化通孔(2)组成的阵列，所述金属化通孔(2)组成的阵列、上表面金属层(1)与下表面金属层(7)围成一个谐振腔，为第一谐振腔(31)；在第一谐振腔(31)中央位置设置第一扰动槽线(41)；在第一谐振腔(31)的边缘设置三根馈线，分别为第一馈线(51)、第二馈线(52)和第三馈线(53)；所述第一馈线(51)和第三馈线(53)关于介质基板(6)的水平轴对称；第一谐振腔(31)为正方形结构，第一扰动槽线(41)为长方形。

2.根据权利要求1所述的基于基片集成波导结构的双通带巴伦滤波器，其特征在于：所述金属化通孔(2)的直径是0.8mm，且两相邻金属化通孔间的距离是1.2mm。

3.根据权利要求1所述的基于基片集成波导结构的双通带巴伦滤波器，其特征在于：所述介质基板(6)采用RO5880型号，介电常数为2.2，厚度为0.508mm。

4.根据权利要求1所述的基于基片集成波导结构的双通带巴伦滤波器，其特征在于：所述第一馈线(51)、第二馈线(52)和第三馈线(53)的位置决定第一谐振腔的TE201-mode和TE202-mode，该双通带巴伦滤波器的第一通带的中心频率工作在第一谐振腔的TE201-mode，第二通带的中心频率工作在第一谐振腔的TE202-mode。

5.根据权利要求1所述的基于基片集成波导结构的双通带巴伦滤波器，其特征在于：调节第一扰动槽线(41)的长度，以调节第二个通带的中心频率。