CN108493539B - 三角形基片集成波导谐振腔双腔双模带通滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种三角形基片集成波导谐振腔双腔双模带通滤波器，包括介质基板组件、上金属层、及下金属层；介质基板组件上设置有多组金属通孔；介质基板组件包括第一介质基板、第二介质基板，第一介质基板与第二介质基板共面且耦合连接，且第一介质板与第二介质板均为等腰三角形，金属通孔、第一介质基板、第二介质基板、上金属层与下金属层形成两个级联的等腰三角形基片集成波导谐振腔；上金属层上设置有微带线组件，微带线组件通过共面波导结构接入等腰三角形基片集成波导谐振腔。本发明采用将两个双模顶角为120°的三角形基片集成波导谐振腔使用级联技术完成双腔双模带通滤波器的设计，结构简单，进一步缩小了滤波器尺寸，可实现更宽的带宽。
Description
技术领域
本发明涉及一种带通滤波器，尤其涉及一种三角形基片集成波导谐振双腔双模带通滤波器，属于毫米波技术领域。
背景技术
随着人们的生活水平提高，对通信系统的容量要求越来越高，同时由于在高频微波频段有着极为丰富的频谱资源，现代通信系统正在朝高频段微波特别是毫米波频段发展。在这一频段上，微带电路和早期的集成电路已不能再作为首选的电路采用。这是因为微带电路也有着显著的缺点，由于其半开放的电磁场结构，电磁波能量的泄露和辐射比较严重，电路的插入损耗比较大，特别是在毫米波电路设计中，这种现象更加明显。所以早期的微带电路和集成电路基本上是应用于较低频的通信系统，不适合高频微波电路的设计，因此迫切需要发展新的微波毫米波集成技术。
滤波器作为用于分离信号的部分，是无线通信系统中的关键部分之一。基片集成波导是近几年来出现在微波毫米波领域内的一种能够集成于介质基片中的新型导波结构，它可以有效地实现无源和有源器件的集成，可把整个系统制作在一个封装内，极大地降低了成本，并且具有重量轻、高品质、低插入损耗、高集成度、大功率容量等特点，在现代通信中有着广泛的应用。
然而，基片集成波导滤波器由于尺寸相对较大，在一定程度上限制了其发展，因此目前已引入基片集成波导双模滤波器，该基片集成波导双模滤波器可以较大程度上解决尺寸较大的问题，因为两个谐振模式将在一个谐振腔中实现，这样就减小了原有谐振腔的一半面积。目前也出现了许多基于圆形或方形基片集成波导双模滤波器，但是不易布局，设计结构复杂。
综上所述，如何在保证基片集成波导滤波器特性的前提下，减小尺寸，不断朝小型化、集成化发展，就本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的上述缺陷，提出了一种三角形基片集成波导谐振腔双腔双模带通滤波器，解决了基片集成波导滤波器相对较大的尺寸并且实现了更宽的带宽双模滤波器的设计。
本发明的技术解决方案是：
一种三角形基片集成波导谐振腔双腔双模带通滤波器，包括介质基板组件、与介质基板组件的上表面相触接的上金属层、及与介质基板组件的下表面相触接的下金属层；所述介质基板组件上设置有多组金属通孔；所述介质基板组件包括第一介质基板、第二介质基板，第一介质基板与第二介质基板共面且耦合连接，且第一介质板与第二介质板均为等腰三角形，金属通孔、第一介质基板、第二介质基板、上金属层与下金属层形成两个级联的等腰三角形基片集成波导谐振腔；
所述上金属层上设置有微带线组件，微带线组件通过共面波导结构接入等腰三角形基片集成波导谐振腔。
优选地， 所述第一介质基板与第二介质基板之间存在一重合腰，且第一介质基板与第二介质基板沿重合腰呈轴对称。
优选地，所述介质基板组件上设置有五组金属通孔，每组金属通孔呈直线排列；
所述第一介质基板上设置有两组金属通孔，分别沿第一介质基板上的一个腰与底边等距分布；
所述第二介质基板上设置有两组金属通孔，分别沿第二介质基板上的一个腰与底边等距分布；
所述重合腰上设置有一组金属通孔。
优选地，所述第一介质基板与所述第二介质基板上均设置有一个金属通孔列，两个金属通孔列分别位于两个等腰三角形基片集成波导谐振腔内。
优选地，两个所述金属通孔列分别设置在所述第一介质基板的中线上及所述第二介质基板的中线上。
优选地，每个所述金属通孔列均包括四个通孔，且每两个通孔之间设置有一开口。
优选地，每个所述金属通孔列的两侧均设置有金属柱，且金属柱的位置与所述开口相对应。
优选地，所述等腰三角形基片集成波导谐振腔的顶角为120︒。
优选地，所述微带线组件包括输入微带线与输出微带线，输入微带线设置在第一介质基板的底边上，输出微带线设置在第二介质基板的底边上，且输入微带线的两侧与输出微带线的两侧均设置有与所述等腰三角形基片集成波导谐振腔相连接的凹槽。
优选地，所述输入微带线与所述输出微带线的阻抗均为50欧姆。
本发明提供了一种三角形基片集成波导谐振腔双腔双模带通滤波器，其优点主要体现在以下几个方面：
（1）本发明设计结构简单，进一步缩小了滤波器尺寸，易于工业加工，且降低了加工成本。
（2）本发明采用级联技术，将两个双模基片集成波导谐振腔进行连接，以实现更宽的带宽。
（3）本发明中金属通孔列的两侧均设置有金属柱，金属柱可弥补开口破坏等腰三角形基片集成波导谐振腔完整性的缺陷。
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的S参数仿真波形图。
其中，1－第一介质基板，2－第二介质基板，3－输入微带线，4－输出微带线，5－凹槽，6－金属柱，7－开口，8－金属通孔，9－金属通孔列，10－重合腰。
具体实施方式
一种三角形基片集成波导谐振腔双腔双模带通滤波器，如图1所示，包括介质基板组件、与介质基板组件的上表面相触接的上金属层、及与介质基板组件的下表面相触接的下金属层。
其中，介质基板组件包括第一介质基板1、第二介质基板2，第一介质基板1与第二介质基板2共面且耦合连接，并第一介质基板1与第二介质基板2之间存在一重合腰10，重合腰10上设置有窗口，第一介质基板1与第二介质基板2沿重合腰10呈轴对称，且第一介质板与第二介质板均为等腰三角形。在本实施例中，第一介质基板1与第二介质基板2均采用Rogers 5880，介电常数为2.2、厚度为0.787毫米。
另外，介质基板组件上设置有多组金属通孔8；在本发明的技术方案中，介质基板组件上设置有五组金属通孔8，每组金属通孔8呈直线排列；第一介质基板1上设置有两组金属通孔8，分别沿第一介质基板1上的一个腰与底边等距分布；第二介质基板2上设置有两组金属通孔8，分别沿第二介质基板2上的一个腰与底边等距分布；重合腰10上设置有一组金属通孔8，且重合腰10的窗口处未设置金属通孔8。
金属通孔8、第一介质基板1、第二介质基板2、上金属层与下金属层形成两个级联的等腰三角形基片集成波导谐振腔。
在本实施例中，上金属层上设置有微带线组件，微带线组件通过共面波导结构接入等腰三角形基片集成波导谐振腔。等腰三角形基片集成波导谐振腔的顶角位120︒。所述微带线组件包括输入微带线3与输出微带线4，输入微带线3设置在第一介质基板1的底边上，输出微带线4设置在第二介质基板2的底边上，且输入微带线3的两侧与输出微带线4的两侧均设置有与所述等腰三角形基片集成波导谐振腔相连接的凹槽5。输入微带线3与所述输出微带线4的阻抗均为50欧姆，且输入微带线3与所述输出微带线4处未设置金属通孔8。
进一步地，第一介质基板1与所述第二介质基板2上均设置有一个金属通孔列9，两个金属通孔列9分别位于两个等腰三角形基片集成波导谐振腔内。两个所述金属通孔列9分别设置在所述第一介质基板1的中线上及第二介质基板2的中线上。每个所述金属通孔列9均包括四个通孔，且每两个通孔之间设置有一开口7。每个所述金属通孔列9的两侧均设置有金属柱6，且金属柱6的位置与所述开口7相对应。具体地，开口7两侧的两个金属柱6关于开口7对称，金属柱6的设置可弥补开口7破坏等腰三角形基片集成波导谐振腔完整性的缺陷。
图2为本实施例中三角形基片集成波导谐振腔双腔双模带通滤波器S参数仿真波形图，其中心频率为14.25GHZ，相对带宽为7.02%，带内插入损耗为0.3dB，回波损耗大于17dB，其工作性能良好。
本发明公开了一种三角形基片集成波导谐振腔双腔双模带通滤波器，采用将两个双模顶角为120°的三角形基片集成波导谐振腔使用级联技术完成双腔双模带通滤波器的设计，结构简单，进一步缩小了滤波器尺寸，易于工业加工，且降低了加工成本，同时可实现更宽的带宽。另外，金属通孔列的两侧均设置有金属柱，金属柱可弥补开口破坏等腰三角形基片集成波导谐振腔完整性的缺陷。
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。
Claims (6)
1.一种三角形基片集成波导谐振腔双腔双模带通滤波器，其特征在于：包括介质基板组件、与介质基板组件的上表面相触接的上金属层、及与介质基板组件的下表面相触接的下金属层；所述介质基板组件上设置有多组金属通孔；所述介质基板组件包括第一介质基板、第二介质基板，第一介质基板与第二介质基板共面且耦合连接，且第一介质板与第二介质板均为等腰三角形，金属通孔、第一介质基板、第二介质基板、上金属层与下金属层形成两个级联的等腰三角形基片集成波导谐振腔；所述上金属层上设置有微带线组件，微带线组件通过共面波导结构接入等腰三角形基片集成波导谐振腔；
所述第一介质基板与所述第二介质基板上均设置有一个金属通孔列，两个金属通孔列分别位于两个等腰三角形基片集成波导谐振腔内；两个所述金属通孔列分别设置在所述第一介质基板的中线上及所述第二介质基板的中线上；每个所述金属通孔列均包括四个通孔，且每两个通孔之间设置有一开口；每个所述金属通孔列的两侧均设置有金属柱，且金属柱的位置与所述开口相对应。
2.根据权利要求1所述的三角形基片集成波导谐振腔双腔双模带通滤波器，其特征在于： 所述第一介质基板与第二介质基板之间存在一重合腰，且第一介质基板与第二介质基板沿重合腰呈轴对称。
3.根据权利要求2所述的三角形基片集成波导谐振腔双腔双模带通滤波器，其特征在于：所述介质基板组件上设置有五组金属通孔，每组金属通孔呈直线排列；
所述第一介质基板上设置有两组金属通孔，分别沿第一介质基板上的一个腰与底边等距分布；
所述第二介质基板上设置有两组金属通孔，分别沿第二介质基板上的一个腰与底边等距分布；
所述重合腰上设置有一组金属通孔。
4.根据权利要求1所述的三角形基片集成波导谐振腔双腔双模带通滤波器，其特征在于：所述等腰三角形基片集成波导谐振腔的顶角位120︒。
5.根据权利要求1所述的三角形基片集成波导谐振腔双腔双模带通滤波器，其特征在于：所述微带线组件包括输入微带线与输出微带线，输入微带线设置在第一介质基板的底边上，输出微带线设置在第二介质基板的底边上，且输入微带线的两侧与输出微带线的两侧均设置有与所述等腰三角形基片集成波导谐振腔相连接的凹槽。
6.根据权利要求5所述的三角形基片集成波导谐振腔双腔双模带通滤波器，其特征在于：所述输入微带线与所述输出微带线的阻抗均为50欧姆。
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