CN108631031B - 三角形基片集成波导谐振腔双模带通滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于三角形基片集成波导谐振腔双模带通滤波器，以一个波端口在等腰三角形谐振腔的腰上，另一个波端口在底边所形成的双模带通滤波器、两个波端口都在等腰三角形腰上的双模带通滤波器为基础，通过开窗耦合的方式，将三个双模等腰三角形基片集成波导谐振腔级联，并且在开窗结构两侧添加金属柱，来弥补开窗耦合破坏腔体完整性的缺陷，从而获得预期设计结果。两条微带线分别连接谐振器腔体，最后构成一个三腔双模带通滤波器。本发明结构简单，易于加工，性能良好，充分发挥了顶角为120度的等腰三角形基片集成波导谐振腔的优势。

Description

三角形基片集成波导谐振腔双模带通滤波器
技术领域
本发明涉及一种基片集成波导双模滤波器，特别涉及一种三角形基片集成波导谐振腔双模带通滤波器，属于毫米波技术领域。
背景技术
当今社会，无线通信技术蒸蒸日上，人们对通信设备的要求也不局限于此，无线通信设备的设计也越来越趋于向低成本与高性能方向发展。基片集成波导作为近几年来新提出的一个结构，不仅制作工艺简单，成本较低，而且具有较高的 Q值，性能良好。更值得一提的是，基片集成波导较传统金属波导而言具有较小的体积，并且能够使用PCB和LTCC技术进行加工。因此，基片集成波导在微波与毫米波电路中拥有越来越高的地位。
然而基片集成波导滤波器由于其相对较大的尺寸在一定程度上限制了其发展，引入基片集成波导双模滤波器能较大程度地解决这个问题，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。近年来，有许多基于圆形或者方形双模基片集成波导谐振腔的研究，而圆形或者方形基片集成波导谐振腔不易于布局的特点，亟待解决。
发明内容
为解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种利用级联技术连接三个双模三角形基片集成波导谐振腔三腔双模的三角形基片集成波导谐振腔双模带通滤波器，解决了基片集成波导滤波器相对较大的尺寸不易布局的难题并且实现了更宽的带宽双模滤波器的设计。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本发明提供一种三角形基片集成波导谐振腔双模带通滤波器，包括本体，所述本体包括介质基板以及分别设置在介质基板上下表面的顶层金属层、底层金属层；
所述介质基板上设置有六排金属通孔，六排所述金属通孔与介质基板、顶层金属层、底层金属层构成三个级联的等腰三角形基片集成波导谐振腔；
所述介质基板的上表面还设置有两条微带线，两条所述微带线分别通过一个共面波导结构接入由三个级联的双模等腰三角形基片集成波导谐振腔形成的腔体，两条所述微带线接入其中两个等腰三角形基片集成波导谐振腔的底边；
所述介质基板上还设置有六个金属通孔，所述金属通孔的位置在存在感性耦合窗口的两侧，构成三腔双模式结构。
作为本发明的进一步技术方案，所述金属通孔列中通孔之间的间距根据需要确定。
作为本发明的进一步技术方案，所述需要级联的等腰三角形基片集成波导谐振腔的顶角为120°。
作为本发明的进一步技术方案，所述金属通孔设置在所述每个双模等腰三角形基片集成波导谐振腔内存在感性耦合的两侧，以及级联所需开窗耦合窗口的两侧。
作为本发明的进一步技术方案，所述弥补感性耦合窗口缺点的金属通孔列由六个金属通孔构成。
作为本发明的进一步技术方案，两条所述微带线的阻抗均为50欧姆。
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：本发明设计结构简单，易于工业加工。首先引入级联技术，将三个双模基片集成波导谐振腔进行连接，实现三腔双模式结构的三角形基片集成波导谐振腔双模带通滤波器，同时得以实现更宽的带宽。其次，在感性耦合窗口两侧添加金属柱，弥补感性耦合窗口破坏腔体完整性的缺陷，性能良好，充分发挥了顶角为120度的等腰三角形基片集成波导谐振腔的优势。从而实现较单腔双模滤波器带宽更宽的带通滤波器，并且符合当代具有紧凑结构滤波器的设计潮流。
附图说明
图1是本发明中使用的两个双模三角形基片集成波导谐振腔的结构俯视示意图。
图2是本发明中使用的两个双模三角形基片集成波导谐振腔的三维剖析示意图。
图3是本发明中三角形基片集成波导谐振腔三腔双模带通滤波器的微带线示意图。
图4是本发明中三角形基片集成波导谐振腔三腔双模带通滤波器的结构示意图。
图5是本发明中三角形基片集成波导谐振腔三腔双模带通滤波器的S参数仿真波形图。
图中：1是顶层金属层；2是介质基片；3是金属通孔；4是底层金属层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明公开了一种三角形基片集成波导谐振腔三腔双模带通滤波器，采用将三个双模三角形基片集成波导谐振腔使用级联技术完成三腔双模带通滤波器的设计。本发明首次针对顶角为120°等腰三角形基片集成波导谐振腔进行双腔双模滤波器的研究，利用开窗耦合将三个谐振腔进行级联；同时，在存在感性耦合窗口的两侧添加金属柱以弥补开窗耦合破坏腔体的完整性。本发明结构简单、易于加工、性能良好，实现了具有更宽带宽的带通滤波器。
本发明是基于双模三角形基片集成波导谐振腔，其结构如图1至4所示，包括介质基板以及分别设置在介质基板上下表面的顶层金属层、底层金属层。介质基板上设置有三排金属通孔，三排所述金属通孔与介质基板、顶层金属层、底层金属层构成一个等腰三角形基片集成波导谐振腔。介质基板上还设置有一个作为干扰柱的金属通孔列，所述金属通孔列设置在所述等腰三角形基片集成波导谐振腔内且在等腰三角形的中线位置。
如图4所示，利用三个双模三角形基片集成波导谐振腔进行开窗耦合级联，并且在存在感性耦合窗口的两侧添加金属柱弥补开窗耦合的缺陷。另外，介质基板的上表面还设置有两条微带线，两条所述微带线分别通过一个共面波导结构接入其中两个双模等腰三角形基片集成波导谐振腔的底边位置。本发明中，引入级联技术实现更宽带宽滤波器的设计，在存在感性耦合窗口的两侧添加金属柱弥补开窗耦合的不足，从而形成一个三腔双模带通滤波器。
下面通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
实施例1
本发明实施例中，采用Rogers 5880的介质板，其介电常数为2.2、厚度为 0.787毫米；等腰三角形基片集成波导谐振腔的顶角为120°。两条微带线的阻抗均为50欧姆，这两条微带线分别作为谐振器的输入端和输出端。
如图3所示，以双模等腰三角形基片集成波导谐振腔为基础结构，通过开窗耦合技术将三个谐振腔进行级联，并在存在感性耦合窗口的两侧添加金属柱，两条所述微带线分别从其中两个等腰三角形基片集成波导谐振腔的底边通过共面波导结构接入谐振腔内，即，两条微带线与谐振腔相连处没有金属化通孔，同时，在微带线两侧开细槽引入谐振腔。如图5所示的三角形基片集成波导谐振腔三腔双模带通滤波器S参数仿真波形图，其中心频率为13.85GHZ，相对带宽为10.11％，带内插入损耗为2dB，回波损耗大于12dB，其工作性能良好。本发明公开了一种基于三角形基片集成波导谐振腔双模带通滤波器。这样以一个波端口在等腰三角形谐振腔的腰上，另一个波端口在底边所形成的双模带通滤波器、两个波端口都在等腰三角形腰上的双模带通滤波器为基础，通过开窗耦合的方式，将三个双模等腰三角形基片集成波导谐振腔级联，并且在开窗结构两侧添加金属柱，来弥补开窗耦合破坏腔体完整性的缺陷，从而获得预期设计结果。两条微带线分别连接谐振器腔体，最后构成一个三腔双模带通滤波器，实现了本发明的目的。
以上所述是对本发明的实施方案所做的详细说明，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明技术的前提下，还可以做出若干改进，同属本发明的保护范围。

Claims (6)

1.三角形基片集成波导谐振腔双模带通滤波器，包括本体，其特征在于：所述本体包括介质基板以及分别设置在介质基板上下表面的顶层金属层、底层金属层；
所述介质基板上设置有六排金属通孔，六排所述金属通孔与介质基板、顶层金属层、底层金属层构成三个级联的等腰三角形基片集成波导谐振腔；
所述介质基板的上表面还设置有两条微带线，两条所述微带线分别通过一个共面波导结构接入由三个级联的双模等腰三角形基片集成波导谐振腔形成的腔体，两条所述微带线接入其中两个等腰三角形基片集成波导谐振腔的底边；
所述介质基板上在感性耦合两侧位置还设置有金属通孔，所述金属通孔设置在所述每个双模等腰三角形基片集成波导谐振腔内存在感性耦合的两侧，以及级联所需开窗耦合窗口的两侧，构成三腔双模式结构。
2.根据权利要求1所述的三角形基片集成波导谐振腔双模带通滤波器，其特征在于：六排所述金属通孔中通孔之间的间距等距设列。
3.根据权利要求1所述的三角形基片集成波导谐振腔双模带通滤波器，其特征在于：所述等腰三角形基片集成波导谐振腔的顶角为120 °。
4.根据权利要求1所述的三角形基片集成波导谐振腔双模带通滤波器，其特征在于：所述金属通孔设置在存在感性耦合的两侧位置，即等腰三角形基片集成波导谐振腔的内侧及开窗耦合窗口的两侧。
5.根据权利要求1所述的三角形基片集成波导谐振腔双模带通滤波器，其特征在于：弥补感性耦合窗口缺点的金属通孔由六个金属通孔构成。
6.根据权利要求1所述的三角形基片集成波导谐振腔双模带通滤波器，其特征在于：两条所述微带线的阻抗均为50欧姆。
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