CN108511859A - 高选择性的基片集成波导宽带滤波器 - Google Patents

高选择性的基片集成波导宽带滤波器 Download PDF

Info

Publication number
CN108511859A
CN108511859A CN201810193119.3A CN201810193119A CN108511859A CN 108511859 A CN108511859 A CN 108511859A CN 201810193119 A CN201810193119 A CN 201810193119A CN 108511859 A CN108511859 A CN 108511859A
Authority
CN
China
Prior art keywords
integration wave
substrate integration
guide chamber
microstrip transmission
microstrip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810193119.3A
Other languages
English (en)
Inventor
安翔
程祥远
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xidian University
Original Assignee
Xidian University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xidian University filed Critical Xidian University
Priority to CN201810193119.3A priority Critical patent/CN108511859A/zh
Publication of CN108511859A publication Critical patent/CN108511859A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203—Strip line filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种采用缺陷地结构和接地枝节加载谐振器的高选择性基片集成波导宽带滤波器，主要解决现有技术难以同时满足小型化、低损耗、带外性能优良的问题。其包括基片集成波导腔(1)、50Ω微带传输线(2)和梯形渐进微带传输线(3)，该梯形渐近微带传输线(3)与基片集成波导腔(1)和50Ω微带传输线(2)分别为过渡连接和平滑连接；该基片集成波导腔(1)的上表面中心刻蚀有四对对称非重复曲折缺陷地结构(4)；微带传输线(2)的一侧紧邻着接地枝节加载谐振器(5)。本发明具有高频率选择性、高Q值、高功率容量、低辐射、低损耗、小型化和容易连接的优点，可应用在射频收发装置的前端。

Description

高选择性的基片集成波导宽带滤波器
技术领域
本发明属于微波通信器件技术领域，特别涉及一种基片集成波导宽带滤波器，可用于微波毫米波电路的设计。
背景技术
带通滤波器作为无线通讯领域的重要组成部件，其性能直接关系到整个系统的性能。传统的带通滤波器一般分为平面微带或带状线结构滤波器和金属波导结构滤波器。平面微带或带状线结构滤波器虽易于集成，但辐射损耗大、Q值低。金属波导结构滤波器虽然具有损耗低、Q值高、选择性好的特点，但是体积大、加工调试复杂，不利于与有源电路基板集成。基于基片集成波导技术的带通滤波器既保留了平面微带或带状线滤波器的易于集成和加工方便等优势，又兼具金属波导滤波器损耗低、Q值高、选择性好的特点，目前受到了广泛的关注。
为了适应现代通信系统对滤波器的体积和选择性提出的更高要求，传统的基片集成波导滤波器的设计一般通过增加谐振器级数的方式来获得更多的传输零点以提高带外选择性。但随着谐振腔数目的增加，不仅增大了滤波器体积，而且增高了滤波器的损耗，从而对通信系统的选择性、噪声系数、增益和灵敏度等指标造成直接影响。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种既能满足宽带或者超宽带系统中对滤波器的需要，又易于将通信系统中微波毫米波电路与微波毫米波器件集成在一起的高选择性的基片集成波导宽带滤波器，减小对通信系统的选择性、噪声系数、增益和灵敏度的影响。
为实现上述目的，本发明高选择性的基片集成波导宽带滤波器，包括基片集成波导腔、50Ω微带传输线2和梯形渐进微带传输线3，该梯形渐近微带传输线3基片集成波导腔1和50Ω微带传输线2分别为过渡连接和平滑连接；其特征在于：基片集成波导腔1的上表面中心刻蚀有四对对称非重复曲折缺陷地结构4；微带传输线2的一侧紧邻着接地枝节加载谐振器5。
作为优选，所述四对对称非重复曲折缺陷地结构成轴对称水平分布，位于基片集成波导腔1上表面的中轴线两侧，每个单元大体成回形针形。
作为优选，所述位于基片集成波导腔上表面靠近中轴线两侧的两对曲折缺陷地结构长度a大于远离中轴线的两对曲折缺陷地结构长度b。
作为优选，所述接地枝节加载谐振器是由“T”形微带线和一个金属化通孔6构成，两个接地枝节加载谐振器紧邻于50Ω微带线的一侧，且关于基片集成波导腔1的中轴线对称。
本发明与传统带通基片集成波导滤波器相比，具有以下优点：
1.本发明由于采用的是基片集成波导，它可以在介质基片上实现传统的金属波导传输特性，兼有矩形波导和微带器件的优点，即具有低辐射、低损耗、高Q值、高功率容量、小型化和容易连接的优点，同时能通过现有的印制电路板PCB或低温共烧陶瓷LTCC工艺来制作。
2.本发明利用曲折缺陷地结构4有很好的低通特性，且带内传输响应较为平坦，而基片集成波导结构具有良好的高通特性，因此将曲折缺陷地周期结构的低通频选特性与基片集成波导的高通频选特性紧密的结合在一起，其结构紧凑、重量轻、高选择性、插损低、相对带宽大于50％的宽带带通滤波器，能满足很多宽带系统的要求。
3.本发明由于采用接地枝节加载谐振器5，利用其良好的陷波特性，在阻带低频端形成一个传输零点，所以很好的改善了低频端的频率选择特性。
附图说明
图1是本发明基片集成波导滤波器的三维结构示意图。
图2是本发明基片集成波导滤波器的正面图。
图3是本发明基片集成波导滤波器的反面图。
图4是本发明接地枝节加载谐振器的等效电路图。
图5是对本发明的测试结果图。
具体实施方式
参照图1、图2和图3，本发明包括基片集成波导1、50Ω微带传输线2、梯形渐进微带传输线3、曲折缺陷地结构4和接地枝节加载谐振器5。其中：
所述基片集成波导1的上下底面为金属层，中间是介电常数为ε＝2.2低损耗介质基片，本实例采用的是Rogers RT/duroid 5880,其厚度为h＝0.508mm,介质两边是两排金属化通孔7，两排金属通孔7的圆心距为16mm～17mm，相邻金属通孔的距离P是一个小于波导波长四分之一的值，且满足P＜4D，D为通孔7的直径，在本实例取但不限于P＝1.5mm、D＝1mm，W＝16.5mm，L＝16mm。
所述50Ω微带传输线2，其宽度W1＝1.8mm，长度L1＝5mm。
所述梯形渐进微带传输线3，它是一段形状为等腰梯形的微带线，微带线中传播的电场与基片集成波导传导的主模具有一种自然的相似性，能很好的与基片集成波导进行模式转换，转换过程如下：
首先，根据公式：计算出基片集成波导的等效阻抗Ze，其中h为基片集成波导的厚度，W为基片集成波导的宽度，μ为介质的磁导率，ε为介质的介电常数，λ为基片集成波导的截止波长。然后，利用现有软件得出特性阻抗为Ze的微带线的宽度，最后，对梯形渐近微带传输线3的宽度进行优化，得到优化后的下底W2＝2.7mm，上底W1＝1.8mm，高L2为4mm～5mm高，本实例取L2＝4.55mm。
所述四对对称非重复曲折缺陷地结构4，其刻蚀在基片集成波导1的上层金属层,四对对称非重复曲折缺陷地结构4关于基片集成波导腔1的中轴线对称，形成大小不同的两类曲折缺陷地结构，即第一类为靠近中轴线两侧的两对曲折缺陷地结构，其长度为a＝9.82mm，第二类为远离中轴线两侧的两对曲折缺陷地结构，其长度b＝9.32mm；同侧的远端曲折缺陷地结构与近端曲折缺陷地结构之间的距离为d3＝2.35mm，中轴线两侧近端曲折缺陷地结构之间的距离为g0＝0.52mm。每对曲折缺陷地结构4可近似成两个回形针形状，两个回形针之间的距离为g1＝0.4mm。曲折缺陷地结构4具有低通特性，并且大小不同的两类曲折缺陷地结构4在高频阻带形成了两个传输零点，其中第一个传输零点可根据下列公式计算出高频阻带第一个零点的位置，第一个传输零点可根据下列公式计算出高频阻带第二个零点的位置，其中c为真空中的光速，εr为介质的相对介电常数。
所述两个接地枝节加载谐振器5，其关于基片集成波导腔1的中轴线对称，每一个接地枝节加载谐振器5是由“T”形微带线和一个金属化通孔6构成，微带线分为水平部分和垂直部分，水平部分长度为e1＝3.9mm，垂直部分长度为e2＝5.35mm，微带线宽度为d＝0.4mm，水平部分微带线与50Ω微带传输线2之间的距离为g3＝0.23mm；金属化通孔的直径为r＝0.4mm，高度为h＝0.508mm。该接地枝节加载谐振器5具有良好的陷波特性，可在阻带低频端形成一个传输零点，该传输零点的位置确定如下：
首先，根据接地枝节加载谐振器5等效电路图4，计算出水平部分微带线与50Ω微带传输线2之间的等效电容C0：
其中ε为介质的介电常数；
其次，计算“T”形微带线与基片集成波导1下层金属之间的等效电容C1：
C1＝εd(e1+e2)/h；
然后，计算出电流通过金属通孔6的等效电感L1：
最后，计算出传输零点所在位置f03：
上述部件的电连接关系如下：
梯形渐进微带传输线3的上底与50Ω微带传输线2平滑连接，即直接连接；下底与基片集成波导1的上表面金属层过渡连接，即等腰梯形微带线由窄到宽与金属层连接，且三者的水平方向对称轴重合；每一个接地枝节加载谐振器5，紧邻于50Ω微带线2的一侧。
本发明效果可以通过以下测试进一步说明。
通过矢量网络分析仪对本实例滤波器回波损耗S11和插入损耗S21随频率的变化进行测试，该测试结果包含了两个SMA接头的插损，结果如图5所示。从图5可见：滤波器的中心频率在f0＝8.34GHz处，工作宽带从f1＝6.20GHz到f2＝10.61GHz，相对宽带FWB＝(f1-f2)/f0＝52.4％；带内插入损耗低于1.4dB,工作宽带内的回波损耗优于15dB，
从图5可知，本发明与传统的基片集成波导带通滤波器传输特性相比，在低频端又额外多产生一个传输零点，使其在没有增加带内损耗和体积的前提下，具备更好的频率选择特性。
以上描述仅是本发明的一个优选实施方式，但并不仅仅受上述实施例的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创新构思的前提下所做出的若干变形和改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高选择性的基片集成波导宽带滤波器，包括基片集成波导腔(1)、50Ω微带传输线(2)和梯形渐进微带传输线(3)，该梯形渐近微带传输线(3)与基片集成波导腔(1)和50Ω微带传输线(2)分别为过渡连接和平滑连接；其特征在于：基片集成波导腔(1)的上表面中心刻蚀有四对对称非重复曲折缺陷地结构(4)；微带传输线(2)的一侧紧邻着接地枝节加载谐振器(5)，且关于基片集成波导腔(1)的中轴线对称。
2.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于：四对对称非重复曲折缺陷地结构(4)成轴对称水平分布，位于基片集成波导腔(1)上表面的中轴线两侧，每个单元大体成回形针形。
3.根据权利要求2所述的带通滤波器，其特征在于：位于基片集成波导腔(1)上表面靠近中轴线两侧的两对曲折缺陷地结构长度a大于远离中轴线的两对曲折缺陷地结构长度b。
4.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于：每一个接地枝节加载谐振器(5)是由“T”形微带线和一个金属化通孔(6)构成，每一个接地枝节加载谐振器紧邻于50Ω微带线的一侧。
5.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于：基片集成波导腔(1)为一矩形波导，其上下底面为金属层，中间采用的是Rogers RT/duroid 5880低损耗材质，该低损耗材质的相对介电常数ε＝2.2，介质两边是两排金属化通孔(7)。
6.根据权利要求5所述的带通滤波器，其特征在于：基片集成波导腔(1)的两排通孔(7)间的距离W为16.5mm，相邻两通孔间距离S为小于波导波长的四分之一,金属通孔的直径为D，且满足D＞0.25*S。
7.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于：梯形渐近微带传输线(3)为等腰梯形渐进微带线，其下底W2＝2.7mm，上底W1＝1.8mm，高L2为4mm～5mm。
8.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于：所述50Ω微带传输线宽度W1＝1.8mm，长度为L1为4mm～6.5mm。
CN201810193119.3A 2018-03-09 2018-03-09 高选择性的基片集成波导宽带滤波器 Pending CN108511859A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810193119.3A CN108511859A (zh) 2018-03-09 2018-03-09 高选择性的基片集成波导宽带滤波器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810193119.3A CN108511859A (zh) 2018-03-09 2018-03-09 高选择性的基片集成波导宽带滤波器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108511859A true CN108511859A (zh) 2018-09-07

Family

ID=63376226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810193119.3A Pending CN108511859A (zh) 2018-03-09 2018-03-09 高选择性的基片集成波导宽带滤波器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108511859A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114567280A (zh) * 2021-12-23 2022-05-31 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种高性能小型化ltcc延时器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102361111A (zh) * 2011-10-08 2012-02-22 上海大学 具有陷波特性的超宽带滤波器
CN103956542A (zh) * 2014-04-18 2014-07-30 华南理工大学 一种采用u型槽线的宽带基片集成波导滤波器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102361111A (zh) * 2011-10-08 2012-02-22 上海大学 具有陷波特性的超宽带滤波器
CN103956542A (zh) * 2014-04-18 2014-07-30 华南理工大学 一种采用u型槽线的宽带基片集成波导滤波器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TAO HUANG ET AL.: "An X-band SIW-DGS Bandpass Filter with Improved Stopband Performance", 《2015 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMMUNICATION PROBLEM-SOLVING(ICCP)》 *
XIANG LI ET AL.: "Wideband Bandpass Filter Integrating Half Mode Substrate Integrated Waveguide with Novel DGS Cell", 《2014 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMMUNICATION PROBLEM-SOLVING》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114567280A (zh) * 2021-12-23 2022-05-31 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种高性能小型化ltcc延时器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8358182B2 (en) Duplexer for integration in communication terminals
CN108172958B (zh) 一种基于共面波导的周期性慢波传输线单元
CN109273809A (zh) 基于源和负载耦合的基片集成波导准椭圆带通滤波器
US11158924B2 (en) LTCC wide stopband filtering balun based on discriminating coupling
CN115425375B (zh) 一种带通滤波器及其小型化cq拓扑结构
US7541888B2 (en) Dual band coupled-line balanced-to-unbalanced bandpass filter
CN108879043B (zh) 一种采用耦合枝节加载槽线谐振结构的三模平衡滤波器
CN112768854B (zh) 基于阶梯阻抗谐振器的高选择性差分双通带微带滤波器
CN108511859A (zh) 高选择性的基片集成波导宽带滤波器
Sheta et al. A new class of miniature quadrature couplers for MIC and MMIC applications
CN108493534B (zh) 一种四模基片集成波导宽带滤波器
KR100726329B1 (ko) λ/4 전송선로를 이용한 대역 통과 필터
JPH0583011A (ja) 半導体装置用パツケージの入出力結合デバイス
CN113708030B (zh) 基于多模缝隙线谐振器的平衡超宽带带通滤波器
CN113140882B (zh) 一种小型化滤波横跨定向耦合器
CN110277616B (zh) 基于垂直折叠小型化的卍型双通带带通滤波器
KR20040071916A (ko) 인덕턴스 성분의 식각된 홀을 이용한 씨피더블유 저역통과필터
KR100215741B1 (ko) 초고주파용 저역통과 여파기
JP4167187B2 (ja) フィルタ
CN219553853U (zh) 印刷膜射频微带带通滤波器
Khan et al. Tuning of end-coupled line bandpass filter for 2.4 GHz using defected ground structure (DGS) parameters
Yuan et al. Design of tunable balanced dual-band filter using SIR and EMSIW
CN210984907U (zh) 一种小型化宽带带通滤波器
CN116259938A (zh) 一种小型化盒型耦合拓扑结构平面微带滤波器
Tso et al. 40 GHz miniature bandpass filter design in standard CMOS process

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180907

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication