CN106207324B - 一种基于基片集成波导的宽带滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于基片集成波导的宽带滤波器，包括介质基片、介质基片的下金属层、介质基片的上金属层，在介质基片上设置多个圆形的金属化通孔，通孔排列分布为矩形构成谐振腔；上金属层左、右两侧分别蚀刻用于给所述谐振腔馈电的共地共面的第一波导传输线和第二波导传输线，第一波导传输线、第二波导传输线的中间金属条带分别向外侧即分别向左、右两侧延伸成为第一输入馈电微带线和第一输入馈电微带线；所述第一输入馈电微带线和第一输入馈电微带线设置于谐振腔的中心向下偏移的位置，且第一输入馈电微带线和第一输入馈电微带线左右对称。本发明具有低损耗、低辐射、高功率容量的特点，同时因采用单个腔体，缩减了体积、节省了成本。

Description

一种基于基片集成波导的宽带滤波器

技术领域

本发明涉及微波技术领域，特别是一种基于基片集成波导的宽带滤波器。

背景技术

自从基片集成波导的概念提出以来，就受到了国内外学者的广泛关注。基片集成波导由上下金属面、金属间的介质板以及两侧连接金属板的金属化过孔组成，这种平面结构，可以通过PCB工艺来实现。与具有类似工艺的微带结构相比，基片集成波导继承了传统介质填充矩形波导的大部分优点，如插入损耗低、辐射小等，同时还兼备了微带结构的很多优点，如剖面低、易于加工、易于集成等。基片集成波导的这些优点使其被应用到很多微波器件的设计中。

国内外现有的基于基片集成波导的宽带滤波器结构，多采用多个腔耦合的方式实现，体积较大、成本高，此外还存在损耗高、集成度低、功率容量小的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低损耗、低辐射、高功率容量的基于基片集成波导的宽带滤波器。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于基片集成波导的宽带滤波器，包括介质基片、介质基片的下金属层、介质基片的上金属层，在介质基片上设置多个圆形的金属化通孔，通孔排列分布为矩形构成谐振腔；上金属层左、右两侧分别蚀刻用于给所述谐振腔馈电的共地共面的第一波导传输线和第二波导传输线，第一波导传输线、第二波导传输线的中间金属条带分别向外侧即分别向左、右两侧延伸成为第一输入馈电微带线和第一输入馈电微带线。

进一步地，所述第一输入馈电微带线和第一输入馈电微带线设置于谐振腔的中心向下偏移的位置，且第一输入馈电微带线和第一输入馈电微带线左右对称。

进一步地，所述谐振腔的腔体中心设置中心通孔，中心通孔的直径小于通孔；中心通孔的左、右两侧分别设置第一左通孔、第一右通孔，中心通孔的上、下两侧分别设置上通孔、下通孔，其中上通孔、下通孔关于中心通孔中心对称，第一左通孔、第一右通孔关于中心通孔左右对称且偏离中心向下偏移。

进一步地，所述第一左通孔、第一右通孔的外侧分别设置蚀刻于上金属层上的左缝隙、右缝隙，左缝隙、右缝隙相互平行且关于中心通孔呈中心对称分布。

进一步地，所述第一波导传输线与该侧的通孔之间设置第二左通孔，第二波导传输线与该侧的通孔之间设置第二右通孔，第二左通孔、第二右通孔关于中心通孔左右对称，且偏离中心向上偏移。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)以打有矩形金属化通孔的介质板为一个腔体，在腔体内部特定位置设置通孔，同时在上层的金属板上蚀刻缝隙，从而达到改变单个腔体内部不同模式场强的工作频率，形成一个完整的通带，缩减了体积，节省了成本；(2)得益于该设计中所采用的结构，在以基片集成波导技术形成的单个腔体内部进行调整，从而使得这种宽带滤波器具有低损耗、低辐射、高功率容量、高集成度的特点，十分适合用于高集成度、低损耗的的通信前端。

附图说明

图1是本发明基于基片集成波导的宽带滤波器的顶部结构示意图。

图2是本发明基于基片集成波导的宽带滤波器的侧面结构示意图。

图3是本发明实施例中由第一输入馈电微带线作为输入时的回波损耗和传输损耗仿真结果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

结合图1～2，本发明基于基片集成波导的宽带滤波器，包括介质基片1、介质基片1的下金属层2、介质基片1的上金属层3，在介质基片1上设置多个圆形的金属化通孔6，通孔6排列分布为矩形构成谐振腔；上金属层3左、右两侧分别蚀刻用于给所述谐振腔馈电的共地共面的第一波导传输线9和第二波导传输线10，第一波导传输线9、第二波导传输线10的中间金属条带分别向外侧即分别向左、右两侧延伸成为第一输入馈电微带线4和第一输入馈电微带线5。

进一步地，所述第一输入馈电微带线4和第一输入馈电微带线5设置于谐振腔的中心向下偏移的位置，从而能够比位于中心位置的结构多形成一种模式的场，且第一输入馈电微带线4和第一输入馈电微带线5左右对称。

进一步地，所述谐振腔的腔体中心设置中心通孔7，中心通孔7的直径小于通孔6；中心通孔7的左、右两侧分别设置第一左通孔17、第一右通孔16，中心通孔7的上、下两侧分别设置上通孔14、下通孔15，其中上通孔14、下通孔15关于中心通孔7中心对称，用于提高TE₁₀₁模式和TE₂₀₁模式的工作频率，其中影响较大的为TE₁₀₁模式；第一左通孔17、第一右通孔16关于中心通孔7左右对称且偏离中心向下偏移，用于提高TE₁₀₁模式和TE₁₀₂模式的工作频率，其中影响较大的为TE₁₀₁模式。

进一步地，所述第一左通孔17、第一右通孔16的外侧分别设置蚀刻于上金属层3上的左缝隙8、右缝隙11，左缝隙8、右缝隙11相互平行且关于中心通孔7呈中心对称分布，可以拉近不同模式的工作频率。

进一步地，所述第一波导传输线9与该侧的通孔6之间设置第二左通孔13，第二波导传输线10与该侧的通孔6之间设置第二右通孔12，第二左通孔13、第二右通孔12关于中心通孔7左右对称，且偏离中心向上偏移，主要用于提高TE₁₀₁模式的工作频率。

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现结合附图详细说明本发明具体实施方案。

实施例1

结合图1～2，本发明的宽带滤波器结构，包括一层介质基片1，厚度为0.508mm，材料为Rogers 5880。在介质基片1上设置有排列成矩形的金属化通孔6，通孔6的直径为0.4mm。谐振腔的长度为22.4mm，宽度为20mm。上金属层3上蚀刻有用于给谐振腔馈电的共地共面的第一波导传输线9、第二波导传输线10，第一波导传输线9、第二波导传输线10的中间金属条带宽度为1.55mm，两侧的缝隙宽度为0.4mm，长度为2mm。

第一输入馈电微带线4和第一输入馈电微带线5位于偏离中心2mm处，长度8mm，从腔体边上向里延伸3mm。中心通孔7、第二右通孔12、第二左通孔13、上通孔14、下通孔15、第一右通孔16、第一左通孔17的直径均为0.3mm，比通孔6的直径略小。

中心通孔7的上下两个通孔即上通孔14、下通孔15离中心通孔7有1mm的距离，第一左通孔17、第一右通孔16离中心通孔7有2.58mm，同时向下偏移1.6mm。左缝隙8、右缝隙11离中心通孔7有3.4mm的距离，长度为5.31mm，宽度1.1mm。第二左通孔13、第二右通孔12距离中心通孔8mm，同时向上偏移0.5mm。

图3为滤波器在由第一输入馈电微带线4作为输入(对应S11)和第一输入馈电微带线5作为输入(对应S21)时的传输损耗和回波损耗性能的仿真结果，表明该滤波器中心频率为10.8GHz，-3dB带宽从9.8GHz到11.8GHz。综上，本发明具有低损耗、低辐射、高功率容量的特点，同时因采用单个腔体，缩减了体积、节省了成本。

Claims (2)

1.一种基于基片集成波导的宽带滤波器，其特征在于，包括介质基片(1)、介质基片(1)的下金属层(2)、介质基片(1)的上金属层(3)，在介质基片(1)上设置多个圆形的金属化通孔(6)，通孔(6)排列分布为矩形构成谐振腔；上金属层(3)左、右两侧分别蚀刻用于给所述谐振腔馈电的共地共面的第一波导传输线(9)和第二波导传输线(10)，第一波导传输线(9)、第二波导传输线(10)的中间金属条带分别向外侧即分别向左、右两侧延伸成为第一输入馈电微带线(4)和第一输入馈电微带线(5)；

第一输入馈电微带线(4)和第一输入馈电微带线(5)设置于谐振腔的中心向下偏移的位置，且第一输入馈电微带线(4)和第一输入馈电微带线(5)左右对称；

所述谐振腔的腔体中心设置中心通孔(7)，中心通孔(7)的直径小于通孔(6)；中心通孔(7)的左、右两侧分别设置第一左通孔(17)、第一右通孔(16)，中心通孔(7)的上、下两侧分别设置上通孔(14)、下通孔(15)，其中上通孔(14)、下通孔(15)关于中心通孔(7)中心对称，第一左通孔(17)、第一右通孔(16)关于中心通孔(7)左右对称且偏离中心向下偏移；

所述第一左通孔(17)、第一右通孔(16)的外侧分别设置蚀刻于上金属层(3)上的左缝隙(8)、右缝隙(11)，左缝隙(8)、右缝隙(11)相互平行且关于中心通孔(7)呈中心对称分布。

2.根据权利要求1所述的基于基片集成波导的宽带滤波器，其特征在于，所述第一波导传输线(9)与该侧的通孔(6)之间设置第二左通孔(13)，第二波导传输线(10)与该侧的通孔(6)之间设置第二右通孔(12)，第二左通孔(13)、第二右通孔(12)关于中心通孔(7)左右对称，且偏离中心向上偏移。