CN106785272B - 一种高频率选择性基片集成波导平衡式双通带滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高频率选择性基片集成波导平衡式双通带滤波器，包括上层介质基片和下层介质基片，上层介质基片设置一个上金属层，下层介质基片设置一个下金属层，上、下层介质基片之间设置中间金属层；所述上、下层介质基片各设置一圈金属化通孔；上金属层、上层介质基片、中间金属层以及上层介质基片中的金属化通孔构成上谐振腔；下金属层、下层介质基片、中间金属层以及下层介质基片中的金属化通孔构成下谐振腔；上、下谐振腔各通过另两条关于谐振腔中心对称的微带线进行差分馈电；所述中间金属层设置四个矩形的孔隙。本发明具有很好的频率选择性能，缩减了体积，兼具低损耗、高功率容量的特点。

Description

一种高频率选择性基片集成波导平衡式双通带滤波器
技术领域
本发明涉及微波技术领域，特别是一种高频率选择性基片集成波导平衡式双通带滤波器。
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，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。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。
国内外现有的平衡式双通带滤波器多基于微带线结构设计，存在损耗高、功率容量小的问题；基于基片集成波导技术的高频率选择性平衡式双通带滤波器设计的研究很少，往往只关注共模信号的抑制，差模频率选择性能考虑较少，带外抑制性能不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现差模高带外抑制、高共模抑制、低损耗、小型化的高频率选择性基片集成波导平衡式双通带滤波器。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种高频率选择性基片集成波导平衡式双通带滤波器，该滤波器基于基片集成波导，包括上层介质基片和下层介质基片，所述上层介质基片的上表面设置上金属层，下层介质基片的下表面设置下金属层，上层介质基片、下层介质基片之间设置中间金属层；所述上层介质基片设置有一圈上层金属化通孔，下层介质基片设置有一圈下层金属化通孔；第一微带线和第二微带线，以及第三微带线和第四微带线分别组成一对差分馈电端口；所述中间金属层设置四个矩形的第一孔隙、第二孔隙、第三孔隙和第四孔隙。
进一步地，所述上金属层、上层介质基片、中间金属层以及上层介质基片中的上层金属化通孔构成上谐振腔；下金属层、下层介质基片、中间金属层以及下层介质基片中的下层金属化通孔构成下谐振腔；上谐振腔通过关于谐振腔中心对称的第一微带线、第二微带线进行差分馈电，下谐振腔通过关于谐振腔中心对称的第三微带线、第四微带线进行差分馈电。
进一步地，所述中间金属层设置四个矩形的第一孔隙、第二孔隙、第三孔隙和第四孔隙，其中第一孔隙和第四孔隙关于中间金属层的中心点对称分布，第二孔隙和第三孔隙同样关于中间金属层的中心点对称分布。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)得益于该设计中所采用的结构，在双通带的中间，低通带的下边带和高通带的上边带分别产生一个带外零点，频率选择性能优异；(2)得益于该设计中所采用的结构，一对差分馈电微带线输入为差模信号时，腔体能很好的传递信号；而当输入为共模时，场几乎没有传递，起到了共模抑制的作用；(3)得益于该设计中所采用的结构，形成的平衡式双通带滤波器具有低损耗、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是本发明平衡式双通带滤波器的立体结构示意图。
图2是本发明平衡式双通带滤波器的顶部结构示意图。
图3是本发明平衡式双通带滤波器的耦合拓扑结构图
图4是本发明实施例1的频率响应仿真和测试结果图。
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，本发明高频率选择性基片集成波导平衡式双通带滤波器，包括上层介质基片5和下层介质基片11，所述上层介质基片5的上表面设置上金属层1，下层介质基片11的下表面设置下金属层12，上层介质基片5、下层介质基片11之间设置中间金属层10；所述上层介质基片5设置有一圈上层金属化通孔2，下层介质基片11同样设置有一圈下层金属化通孔13；
进一步地，上金属层1、上层介质基片5、中间金属层10以及上层介质基片中的上层金属化通孔2构成上谐振腔；下金属层12、下层介质基片11、中间金属层10以及下层介质基片中的下层金属化通孔13构成下谐振腔；上谐振腔通过关于谐振腔中心对称的第一微带线3、第二微带线4进行差分馈电，下谐振腔通过关于谐振腔中心对称的第三微带线14、第四微带线15进行差分馈电。
进一步地，所述中间金属层10设置四个矩形的第一孔隙6、第二孔隙7、第三孔隙8和第四孔隙9。第一孔隙6、第四孔隙9关于中间金属层10的水平对称面对称分布，第二孔隙7、第三孔隙8关于中间金属层10的中心点对称分布。
实施例1
结合图1和图2，本发明高频率选择性基片集成波导平衡式双通带滤波器，包括上下层叠的上层介质基片5和下层介质基片11，采用Rogers 5880介质板设计，每层介质厚度为20mil，相对介电常数为2.2。上层介质基片5的上金属层1，以及下层介质基片11的下金属层12为矩形，其长为32mm，宽为27mm；所述上层介质基片5设置有一圈上层金属化通孔2，下层介质基片11同样设置有一圈下层金属化通孔13，通孔直径0.6mm，间距1mm，金属通孔的长L1＝30mm，宽W1＝25mm；
所述上金属层1为矩形，上谐振腔通过两条关于谐振腔中心对称的第一微带线3、第二微带线4进行差分馈电；下谐振腔通过两条关于谐振腔中心对称的第三微带线14、第四微带线15进行差分馈电；微带线到最近长边的距离S1＝7.73mm，深入腔体的距离L2＝9.3mm，宽度W2＝1.55mm，腔体内部连接微带线的部分开槽宽度W4＝2.03mm；微带线所述中间金属层10设置四个矩形的第一孔隙6、第二孔隙7、第三孔隙8和第四孔隙9。其中第一孔隙6、第四孔隙9关于中间金属层10的中心点对称，长L3＝4mm，宽W3＝1mm，到金属层10中心的距离S3＝9mm；第二孔隙7、第三孔隙8关于中间金属层10的中心点对称，孔隙的一短边到水平平分线的距离L4＝5.4mm，另一短边到水平平分线的距离L5＝4.4mm，宽度W5＝1mm，到金属层10中心的距离S2＝8.65mm。
图3为本发明的基片集成波导平衡式带通滤波器第一实施例的耦合拓扑结构，其中，S表示源，L表示负载，Cav1表示上谐振腔，Cav2表示下谐振腔，R1和R3表示上谐振腔中的谐振模式TE201模和TE102模，R2和R4表示下谐振腔中的谐振模式TE201模和TE102模。节点之间的连线表示耦合路径。
图4为该滤波器频率响应曲线的仿真和测试结果。Sdd11、Sdd21为输入为差模信号时的频率响应；Scc21为输入为共模信号时的频率响应。差模激励下双通带的中心频率为7.82GHz，8.8GHz，3dB带宽分别为370MHz，450MHz，三个传输零点的频率分别为6.86GHz，8.28GHz和10.12GHz，两个通带内的最小插损分别为1.3dB和1.23dB，回波损耗优于15dB，差模通带内的共模抑制大于35dB。
本发明提出的高频率选择性平衡式双通带滤波器采用的独特结构，产生三个零点位于双通带的中间、低通带的下边带和高通带的上边带，具有了很好的频率选择性和优异的差模带外抑制性能，此外本发明提出的结构还实现了较好的共模抑制。

Claims (1)

1.一种高频率选择性基片集成波导平衡式双通带滤波器，其特征在于，该滤波器基于基片集成波导，包括上层介质基片（5）和下层介质基片（11），所述上层介质基片（5）的上表面设置上金属层（1），下层介质基片（11）的下表面设置下金属层（12），上层介质基片（5）、下层介质基片（11）之间设置中间金属层（10）；所述上层介质基片（5）设置有一圈上层金属化通孔（2），下层介质基片（11）设置有一圈下层金属化通孔（13）；第一微带线（3）和第二微带线（4），以及第三微带线（14）和第四微带线（15）分别组成一对差分馈电端口；所述中间金属层（10）设置四个矩形的第一孔隙（6）、第二孔隙（7）、第三孔隙（8）和第四孔隙（9），其中第一孔隙（6）和第四孔隙（9）关于中间金属层（10）的中心点对称分布，第二孔隙（7）和第三孔隙（8）同样关于中间金属层（10）的中心点对称分布；
所述上金属层（1）、上层介质基片（5）、中间金属层（10）以及上层介质基片中的上层金属化通孔（2）构成上谐振腔；下金属层（12）、下层介质基片（11）、中间金属层（10）以及下层介质基片中的下层金属化通孔（13）构成下谐振腔；上谐振腔通过关于谐振腔中心对称的第一微带线（3）、第二微带线（4）进行差分馈电，下谐振腔通过关于谐振腔中心对称的第三微带线（14）、第四微带线（15）进行差分馈电。
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Denomination of invention: A high frequency selective substrate integrated waveguide balanced double passband filter

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License type: Common License

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