CN105720330B - 基于新型互补开口谐振环结构的基片集成波导带通滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于新型互补开口谐振环结构的基片集成波导带通滤波器，包括介质基片、微带传输线、共面波导过渡结构、两排金属柱、位于介质基片上表面的金属层、位于介质基片下面的金属接地板、位于上表面金属层的至少一个新型互补开口谐振环结构。其中，新型互补开口谐振环结构用于产生通带，共面波导过渡用于提升通带性能。本发明采用新型互补开口谐振环结构，相比于传统谐振环结构，该基片集成波导带通滤波器的带宽得到提升，带外选择性能更优秀。
Description
技术领域
本发明涉及基于新型互补开口谐振环结构的基片集成波导带通滤波器，属于微波技术领域。
背景技术
在早期的微波系统中，通常利用金属波导作为传输线媒介。这是由于金属波导结构拥有较高的品质因数，可以运行高功率容量同时损耗较低。另一方面，金属波导体积大、加工成本高，难以集成在现代微波系统中。为了适应现代微波毫米波系统，学者们在微带结构的基础上提出了基片集成波导技术。由于基片集成波导继承了传统金属波导辐射损耗低、抗干扰性强等特性，同时容易集成于平面微波电路中，因此在微波毫米波电路中有较好的应用前景，受到了极大的关注。
互补开口谐振环结构具有较小的电尺寸，在实现微波器件小型化方面较广泛的应用。当在基片集成波导上表面加载互补开口谐振环时，该结构可以在互补开口谐振环附近产生一个窄小的通带，而通常此通带位于基片集成波导结构的截止频率以下，因此实现了结构的小型化。但是，加载了传统互补开口谐振环结构的基片集成波导通带窄小，相对带宽较小，且带外频率选择性较差，有待提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供基于新型互补开口谐振环结构的基片集成波导带通滤波器，采用新型开口谐振环结构代替传统开口谐振环，使基片集成波导拥有更宽的带宽，频率选择性更优秀，可调节性强。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
基于新型互补开口谐振环结构的基片集成波导带通滤波器，包括形状为矩形的介质基片，介质基片上表面的中间设有金属层，该金属层与介质基片等宽，长度小于介质基片的长度；金属层的每条宽边均开有两个槽线，每条宽边的两个槽线均关于介质基片长边方向的对折线对称，每条宽边的两个槽线之间的金属层部分均与微带传输线连接，且微带传输线延伸至介质基片一对宽边的边沿，并垂直于前述一对宽边；
金属层上设置有至少一个中心对称的互补开口谐振环结构，互补开口谐振环结构包括依次首尾相连的第一至第七槽线，其中，第二、第四、第六槽线相互平行且相邻两者之间间距相等，第一、第三槽线均与第二槽线垂直，第五、第七槽线均与第六槽线垂直，第一、第五槽线在同一条直线上，第三、第七槽线在同一条直线上，第一、第七槽线长度相同且长度小于第二与第四槽线之间的间距；互补开口谐振环结构关于介质基片长度方向的对折线对称；
介质基片下表面为金属接地板，覆盖整个介质基片下表面；介质基片两个长边方向边沿均嵌有一排等间距排列的金属柱，金属柱的直径均相同，且与介质基片等高，金属柱连通了介质基片上表面的金属层和下表面的金属接地板。
作为本发明的一种优选方案，所述第二、第四、第六槽线的长度相同。
作为本发明的一种优选方案，所述微带传输线的特性阻抗为50欧姆。
作为本发明的一种优选方案，所述介质基片为Rogers 5880介质板。
作为本发明的一种优选方案，所述金属层为矩形。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明采用新型开口谐振环结构，与传统开口谐振环相比，该新型结构加载于基片集成波导结构时拥有更宽的带宽，且在通带两侧各存在一个传输零点，频率选择性更优秀；通过调节新型开口谐振环结构的物理尺寸即可改变工作频率，可调节性强；通过增加新型互补开口谐振环结构的个数，可以进一步提升滤波器的频率选择性。
2、本发明通过采用共面波导过渡的方式提升通带内的性能，减小了带内差损，且采用共面波导过渡对于结构的大小没有影响，相比选用渐变传输线作为过渡结构的滤波器面积更小。
附图说明
图1是本发明基于新型互补开口谐振环结构的基片集成波导带通滤波器的三维分层示意图。
图2是本发明的俯视示意图。
图3是本发明中互补开口谐振环结构示意图。
其中，1为介质基片，2为金属接地板，3为金属层，4为微带传输线，5为槽线，6为金属柱，7为互补开口谐振环结构。
图4是本发明实施例的仿真S参数图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明基于新型互补开口谐振环结构的基片集成波导带通滤波器，如图1所示，包括介质基片。如图2所示，介质基片上表面的中间设有与介质基片等宽的金属层，介质基片两个长边边沿均嵌有一排等距离排列的具有相同直径的金属柱，金属柱与介质基片等高，连通了介质基片的上表面和下表面；金属层的左右两侧分别延伸出一段微带传输线至介质基片一对对边的边沿，且微带传输线垂直于一对对边；在微带传输线和金属层交界处分别加载了一段共面波导过渡结构(即在金属层左右两侧均开有两个槽线，两个槽线关于金属层长度方向的对折线对称，两个槽线与槽线之间的金属层形成共面波导过渡结构)；金属层的中央设置至少一个中心对称的互补开口谐振环结构，开口谐振环结构包括依次首尾相连的第一至第七槽线，其中，第二、第四、第六槽线相互平行且相邻两者之间间距相等，第一、第三槽线均与第二槽线垂直，第五、第七槽线均与第六槽线垂直，第一、第五槽线在同一条直线上，第三、第七槽线在同一条直线上，第一、第七槽线长度相同且长度小于第二与第四槽线之间的间距；互补开口谐振环结构关于介质基片长边方向的对折线对称。介质基片下表面为金属接地板，覆盖整个介质基片下表面。
本发明的实施例中，介质基板采用Rogers 5880介质板，介电常数为2.2，厚度为0.508毫米。如图4所示，横轴Frequency表示频率(GHz)，纵轴S-parameter表示S参数(dB)，本实施例的带通滤波器性能良好，中心工作频率为5.6GHz，3dB带宽达到0.8MHz，通带内的最小插损为0.91dB，回波损耗小于-16dB，阻带抑制在-40dB以下，通带两侧各存在一个传输零点。由此可见，本发明基于新型互补开口谐振环结构的基片集成波导带通滤波器是基片集成波导与开口谐振环结构的成功结合，拓展了带宽，提升了带外的频率选择性，在基片集成波导结合新结构的平面电路设计和应用中具有巨大的参考价值。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (5)
1.基于新型互补开口谐振环结构的基片集成波导带通滤波器，包括形状为矩形的介质基片，其特征在于，介质基片上表面的中间设有金属层，该金属层与介质基片等宽，长度小于介质基片的长度；金属层的每条宽边均开有两个槽线，每条宽边的两个槽线均关于介质基片长边方向的对折线对称，每条宽边的两个槽线之间的金属层部分均与微带传输线连接，且微带传输线延伸至介质基片一对宽边的边沿，并垂直于前述一对宽边；
金属层上设置有至少一个中心对称的互补开口谐振环结构，互补开口谐振环结构包括依次首尾相连的第一至第七槽线，其中，第二、第四、第六槽线相互平行且相邻两者之间间距相等，第一、第三槽线均与第二槽线垂直，第五、第七槽线均与第六槽线垂直，第一、第五槽线在同一条直线上，第三、第七槽线在同一条直线上，第一、第七槽线长度相同且长度小于第二与第四槽线之间的间距；互补开口谐振环结构的第四槽线位于介质基片长度方向的对折线上；
介质基片下表面为金属接地板，覆盖整个介质基片下表面；介质基片两个长边方向边沿均嵌有一排等间距排列的金属柱，金属柱的直径均相同，且与介质基片等高，金属柱连通了介质基片上表面的金属层和下表面的金属接地板。
2.根据权利要求1所述基于新型互补开口谐振环结构的基片集成波导带通滤波器，其特征在于，所述第二、第四、第六槽线的长度相同。
3.根据权利要求1所述基于新型互补开口谐振环结构的基片集成波导带通滤波器，其特征在于，所述微带传输线的特性阻抗为50欧姆。
4.根据权利要求1所述基于新型互补开口谐振环结构的基片集成波导带通滤波器，其特征在于，所述介质基片为Rogers 5880介质板。
5.根据权利要求1所述基于新型互补开口谐振环结构的基片集成波导带通滤波器，其特征在于，所述金属层为矩形。
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