CN110635203B - 一种波导滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波导滤波器，包括：第一屏蔽层，上设有第一通孔；中间支撑层，为框架结构，设置于所述第一屏蔽层上；第二屏蔽层，上设有第二通孔，设置于所述中间支撑层上，与第一屏蔽层和中间支撑层共同构成波导腔，第二屏蔽层的左端设有信号输入端口，第二屏蔽层的右端设有信号输出端口；第一信号传输结构，第一信号传输结构的第一端设置在信号输入端口中，第一信号传输结构的第二端穿过中间支撑层延伸至第一屏蔽层，并与第一屏蔽层相连；第二信号传输结构，第二信号传输结构的第一端设置在信号输出端口中，第二信号传输结构的第二端穿过中间支撑层延伸至第一屏蔽层，并与第一屏蔽层相连。本发明能适用于太赫兹频段使用需求。

Description

一种波导滤波器

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种波导滤波器。

背景技术

太赫兹波(THz)包含了频率为0.1到10THz的电磁波，其波长范围为30μm～3mm，处于电磁波的毫米波波段的高频和低频率的远红外光谱边缘，广泛应用于通信、雷达、电子对抗、电磁武器、天文、医学成像、无损检测、安全检查等领域。而实际应用中，太赫兹系统需要滤除不需要频率范围外的电磁噪声，提高抗干扰能力，需要使用滤波器。

目前常用的是微带线平面形式滤波器，微带滤波器的应用范围不广，扩展性不强，目前也主要集中在低频的系统中，且对信号的损耗大，难于系统集成，制约了系统的发展。所以急需开发出适合高频微波段尤其是太赫兹频段的高性能滤波器产品。

发明内容

本发明实施例提供了一种波导滤波器，旨在解决目前的滤波器不能适用于太赫兹频段使用需求的问题。

本发明实施例提供了一种波导滤波器，包括：

第一屏蔽层，上设有第一通孔；

中间支撑层，为框架结构，设置于所述第一屏蔽层上；

第二屏蔽层，上设有第二通孔，设置于所述中间支撑层上，与所述第一屏蔽层和所述中间支撑层共同构成波导腔，所述第二屏蔽层的左端设有信号输入端口，所述第二屏蔽层的右端设有信号输出端口；

第一信号传输结构，所述第一信号传输结构的第一端设置在所述信号输入端口中，所述第一信号传输结构的第二端穿过所述中间支撑层延伸至所述第一屏蔽层，并与所述第一屏蔽层相连；

第二信号传输结构，所述第二信号传输结构的第一端设置在所述信号输出端口中，所述第二信号传输结构的第二端穿过所述中间支撑层延伸至所述第一屏蔽层，并与所述第一屏蔽层相连。

在本申请的实施例中，所述中间支撑层包括：

第一支撑层，为框架结构，设置于所述第一屏蔽层上；

第二支撑层，与所述第一支撑层的框架结构相同，设置于所述第一支撑层上；

第三支撑层，与所述第二支撑层的框架结构相同，设置于所述第二支撑层上。

在本申请的实施例中，所述第一信号传输结构包括：

第一金属柱，所述第一金属柱的第一端在所述第二屏蔽层的信号输入端口中，所述第一金属柱的第二端穿过所述第三支撑层延伸至所述第二支撑层；

第一耦合环结构，所述第一耦合环结构的第一端与所述第一金属柱的第二端相连，所述第一耦合环结构的第二端穿过所述第一支撑层延伸至所述第一屏蔽层，并与所述第一屏蔽层连接；

所述第二信号传输结构包括：

第二金属柱，所述第二金属柱的第一端在所述第二屏蔽层的信号输出端口中，所述第二金属柱的第二端穿过所述第三支撑层延伸至所述第二支撑层；

第二耦合环结构，所述第二耦合环结构的第一端与所述第二金属柱的第二端相连，所述第二耦合环结构的第二端穿过所述第一支撑层延伸至所述第一屏蔽层，并与所述第一屏蔽层连接。

在本申请的实施例中，所述第一耦合环结构包括第一横杆和第一竖杆；

所述第一横杆，所述第一横杆的第一端与所述第一金属柱的第二端相连，所述第一横杆的第二端与所述第一竖杆的第一端相连；

所述第一竖杆，所述第一竖杆的第二端穿过所述第一支撑层延伸至所述第一屏蔽层，并与所述第一屏蔽层连接；所述第一竖杆与所述第一横杆之间的夹角大于0度小于180度；

所述第二耦合环结构包括第二横杆和第二竖杆；

所述第二横杆，所述第二横杆的第一端与所述第二金属柱的第二端相连，所述第二横杆的第二端与所述第二竖杆的第一端相连；

所述第二竖杆，所述第二竖杆的第二端穿过所述第一支撑层延伸至所述第一屏蔽层，并与所述第一屏蔽层连接；所述第二竖杆与所述第二横杆之间的夹角大于0度小于180度。

在本申请的实施例中，还包括：

第一支撑板，所述第一支撑板设置在所述第一支撑层和所述第二支撑层之间，且在所述第一横杆下方，对所述第一横杆起支撑作用；

第二支撑板，所述第二支撑板设置在所述第一支撑层和所述第二支撑层之间，且在所述第二横杆下方，对所述第二横杆起支撑作用。

在本申请的实施例中，所述第一支撑层设置第一支撑板的位置设有第一凹型槽；所述第二支撑层设置第一支撑板的位置设有第二凹型槽；所述第一凹型槽和所述第二凹型槽形成容纳所述第一支撑板的容纳空间。

在本申请的实施例中，所述第一屏蔽层、所述第二屏蔽层、所述第一支撑层、所述第二支撑层和所述第三支撑层均为左侧带有左凸台、右侧带有右凸台的方形结构，所述左凸台、所述右凸台和所述方形结构位于同一水平面，且所述第一金属柱从所述第二屏蔽层的左凸台内部穿过所述第三支撑层延伸至第二支撑层的左凸台；所述第一横杆从所述第二支撑层的左凸台内部延伸至所述第二支撑层的方形结构内部；所述第一竖杆从所述第二支撑层的方形结构的内部穿过第一支撑层的方形结构内部延伸至所述第一屏蔽层；

所述第二屏蔽层的左凸台上设有所述信号输入端口，所述第二屏蔽层的右凸台上设有所述信号输出端口。

在本申请的实施例中，所述第三支撑层还包括第一阻隔板和第二阻隔板，所述第一阻隔板设置在所述第三支撑层的左凸台与方形结构之间使所述左凸台与方形结构隔离，所述第二阻隔板设置在所述第三支撑层的右凸台与方形结构之间使所述右凸台与方形结构隔离。

在本申请的实施例中，所述波导腔为至少两个时，所述波导腔沿所述支撑层从左至右依次排列；

相邻的两个波导腔之间用隔墙隔离；所述隔墙上设有缺口用于与相邻的波导腔相连通，所述隔墙的高度为第一屏蔽层上表面和所述第二屏蔽层的下表面之间的距离。

在本申请的实施例中，所述第一屏蔽层、所述中间支撑层和所述第二屏蔽层均为铜材质。

本发明通过第一屏蔽层、中间支撑层和第二屏蔽层构成波导腔结构，构成了3D同轴线微波波导滤波器，能适用于太赫兹频段使用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一个实施例提供的波导滤波器的结构示意图；

图2为本发明的一个实施例提供的图1中各层的结构示意图；

图3为本发明的一个实施例提供的图1的内部结构示意图；

图4为本发明的一个实施例提供的第一支撑板和第二支撑板分别在波导滤波器中的结构示意图；

图5为本发明的一个实施例提供的第一支撑板的结构示意图。

其中：1、波导滤波器；2、第一屏蔽层；3、第二屏蔽层；4、第一支撑层；5、第二支撑层；6、第三支撑层；7、第一金属柱；8、第一耦合环结构；9、隔墙；10、第二金属柱；11、第一支撑板；12、第二支撑板；13、信号输出端口；14、信号输入端口；15、第一通孔。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本方案保护的范围。

本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

以下结合具体附图对本发明的实现进行详细地描述：

图1-5示出了本发明一实施例所提供的一种波导滤波器，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1-2所示，本发明实施例所提供的波导滤波器1，包括：

第一屏蔽层2，上设有第一通孔15；

中间支撑层，为框架结构，设置于所述第一屏蔽层2上；

第二屏蔽层3，上设有第二通孔，设置于所述中间支撑层上，与所述第一屏蔽层2和所述中间支撑层共同构成波导腔，所述第二屏蔽层3的左端设有信号输入端口14，所述第二屏蔽层3的右端设有信号输出端口13；

第一信号传输结构，所述第一信号传输结构的第一端设置在所述信号输入端口14中，所述第一信号传输结构的第二端穿过所述中间支撑层延伸至所述第一屏蔽层2，并与所述第一屏蔽层2相连；

第二信号传输结构，所述第二信号传输结构的第一端设置在所述信号输出端口13中，所述第二信号传输结构的第二端穿过所述中间支撑层延伸至所述第一屏蔽层2，并与所述第一屏蔽层2相连。

在本实施例中，第一屏蔽层2和第二屏蔽层3起到信号屏蔽的作用，中间支撑层在滤波器结构的边沿起到力学支撑和电磁屏蔽的作用。

在本实施例中，第一通孔15和第二通孔可以是多个方形或圆形通孔，并且是呈规则排列的。通孔为方形时，长宽为200×200μm，孔间距控制在800μm。通孔的作用是把制作过程中的光刻胶全部溶解掉，否则残留的光刻胶会影响产品的性能，用通孔将光刻胶溶解掉不会对产品的性能和结构造成影响。

本发明实施例中，第一屏蔽层2、中间支撑层和第二屏蔽层3构成波导腔结构，构成了3D同轴线微波波导滤波器1，能适用于太赫兹频段使用需求。使得滤波器的使用频段得到了提升，实现了与太赫兹系统的集成。

在本实施例中，第一信号传输结构的第一端设置在信号输入端口14中，并且不与信号输入端口14相接触。第二信号传输结构的第一端设置在信号输出端口13中，并且不与信号输出端口13相接触。

如图2所示，在本发明的实施例中，中间支撑层包括：

第一支撑层4，为框架结构，设置于所述第一屏蔽层2上；

第二支撑层5，与所述第一支撑层4的框架结构相同，设置于所述第一支撑层4上；

第三支撑层6，与所述第二支撑层5的框架结构相同，设置于所述第二支撑层5上。

在本实施例中，第一支撑层4、第二支撑层5和第三支撑层6的框架结构完全相同。

如图3所示，在本发明的实施例中，第一信号传输结构包括：

第一金属柱7，所述第一金属柱7的第一端在所述第二屏蔽层3的信号输入端口14中，所述第一金属柱7的第二端穿过所述第三支撑层6延伸至所述第二支撑层5；

第一耦合环结构8，所述第一耦合环结构8的第一端与所述第一金属柱7的第二端相连，所述第一耦合环结构8的第二端穿过所述第一支撑层4延伸至所述第一屏蔽层2，并与所述第一屏蔽层2连接。

如图3所示，在本发明的实施例中，第二信号传输结构包括：

第二金属柱10，所述第二金属柱10的第一端在所述第二屏蔽层3的信号输出端口13中，所述第二金属柱10的第二端穿过所述第三支撑层6延伸至所述第二支撑层5；

第二耦合环结构，所述第二耦合环结构的第一端与所述第二金属柱10的第二端相连，所述第二耦合环结构的第二端穿过所述第一支撑层4延伸至所述第一屏蔽层2，并与所述第一屏蔽层2连接。

在本实施例中，通过第一信号传输结构将信号从滤波器外传到到滤波器的波导腔中，经过波导腔传输后通过第二信号传输结构将信号从波导腔传输至滤波器外。

如图3所示，在本发明的实施例中，第一耦合环结构8包括第一横杆和第一竖杆；

所述第一横杆，所述第一横杆的第一端与所述第一金属柱7的第二端相连，所述第一横杆的第二端与所述第一竖杆的第一端相连；

所述第一竖杆，所述第一竖杆的第二端穿过所述第一支撑层4延伸至所述第一屏蔽层2，并与所述第一屏蔽层2连接；所述第一竖杆与所述第一横杆之间的夹角大于0度小于180度。

如图3所示，在本发明的实施例中，第二耦合环结构包括第二横杆和第二竖杆；

所述第二横杆，所述第二横杆的第一端与所述第二金属柱10的第二端相连，所述第二横杆的第二端与所述第二竖杆的第一端相连；

所述第二竖杆，所述第二竖杆的第二端穿过所述第一支撑层4延伸至所述第一屏蔽层2，并与所述第一屏蔽层2连接；所述第二竖杆与所述第二横杆之间的夹角大于0度小于180度。

在本实施例中，竖杆与横杆之间夹角可以是90度。

如图4-5所示，在本发明的实施例中，还包括：

第一支撑板11，所述第一支撑板11设置在所述第一支撑层4和所述第二支撑层5之间，且在所述第一横杆下方，对所述第一横杆起支撑作用；

第二支撑板12，所述第二支撑板12设置在所述第一支撑层4和所述第二支撑层5之间，且在所述第二横杆下方，对所述第二横杆起支撑作用。

在本实施例中，第一支撑板11对第一信号传输结构中的折线部分起到支撑作用，防止第一信号传输结构坍塌。

在本发明的实施例中，第一支撑层4设置第一支撑板11的位置设有第一凹型槽；所述第二支撑层5设置第一支撑板11的位置设有第二凹型槽；所述第一凹型槽和所述第二凹型槽形成容纳所述第一支撑板11的容纳空间。

在本实施例中，第一支撑板11分别占据了第一支撑层4的顶部和第二支撑层5的底部一部分。起到力学支撑的作用。第一支撑板11可以是厚度30μm，长度560μm，宽度200μm的支撑结构。第一支撑板11为低介电常数的非金属，不会对传输线造成短路。

如图1-4所示，在本发明的实施例中，第一屏蔽层2、所述第二屏蔽层3、所述第一支撑层4、所述第二支撑层5和所述第三支撑层6均为左侧带有左凸台、右侧带有右凸台的方形结构，所述左凸台、所述右凸台和所述方形结构位于同一水平面，且所述第一金属柱7从所述第二屏蔽层3的左凸台内部穿过所述第三支撑层6延伸至第二支撑层5的左凸台；所述第一横杆从所述第二支撑层5的左凸台内部延伸至所述第二支撑层5的方形结构内部；所述第一竖杆从所述第二支撑层5的方形结构的内部穿过第一支撑层4的方形结构内部延伸至所述第一屏蔽层2；

所述第二屏蔽层3的左凸台上设有所述信号输入端口14，所述第二屏蔽层3的右凸台上设有所述信号输出端口13。

如图1所示，在本发明的实施例中，第三支撑层6还包括第一阻隔板和第二阻隔板，所述第一阻隔板设置在所述第三支撑层的左凸台与方形结构之间使所述左凸台与方形结构隔离，所述第二阻隔板设置在所述第三支撑层的右凸台与方形结构之间使所述右凸台与方形结构隔离。

如图2-4所示，在本发明的实施例中，波导腔为至少两个时，所述波导腔沿所述支撑层从左至右依次排列；

相邻的两个波导腔之间用隔墙9隔离；所述隔墙9上设有缺口用于与相邻的波导腔相连通，所述隔墙9的高度为第一屏蔽层2上表面和所述第二屏蔽层3的下表面之间的距离。

在本实施例中，隔墙9的中间设有缺口。波导腔为一个空腔，四周是金属壁结构。

在本发明的实施例中，第一屏蔽层2、所述中间支撑层和所述第二屏蔽层3均为铜材质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种波导滤波器，其特征在于，包括：

第一屏蔽层，上设有第一通孔，其中，所述第一通孔用于溶解制作过程中的光刻胶；

中间支撑层，为框架结构，设置于所述第一屏蔽层上；

第二屏蔽层，上设有第二通孔，设置于所述中间支撑层上，与所述第一屏蔽层和所述中间支撑层共同构成波导腔，所述第二屏蔽层的左端设有信号输入端口，所述第二屏蔽层的右端设有信号输出端口；其中，所述第二通孔用于溶解制作过程中的光刻胶；

第一信号传输结构，所述第一信号传输结构的第一端设置在所述信号输入端口中，所述第一信号传输结构的第二端穿过所述中间支撑层延伸至所述第一屏蔽层，并与所述第一屏蔽层相连；

第二信号传输结构，所述第二信号传输结构的第一端设置在所述信号输出端口中，所述第二信号传输结构的第二端穿过所述中间支撑层延伸至所述第一屏蔽层，并与所述第一屏蔽层相连。

2.如权利要求1所述的波导滤波器，其特征在于，所述中间支撑层包括：

第一支撑层，为框架结构，设置于所述第一屏蔽层上；

第二支撑层，与所述第一支撑层的框架结构相同，设置于所述第一支撑层上；

第三支撑层，与所述第二支撑层的框架结构相同，设置于所述第二支撑层上。

3.如权利要求2所述的波导滤波器，其特征在于，所述第一信号传输结构包括：

第一金属柱，所述第一金属柱的第一端在所述第二屏蔽层的信号输入端口中，所述第一金属柱的第二端穿过所述第三支撑层延伸至所述第二支撑层；

第一耦合环结构，所述第一耦合环结构的第一端与所述第一金属柱的第二端相连，所述第一耦合环结构的第二端穿过所述第一支撑层延伸至所述第一屏蔽层，并与所述第一屏蔽层连接；

所述第二信号传输结构包括：

第二金属柱，所述第二金属柱的第一端在所述第二屏蔽层的信号输出端口中，所述第二金属柱的第二端穿过所述第三支撑层延伸至所述第二支撑层；

第二耦合环结构，所述第二耦合环结构的第一端与所述第二金属柱的第二端相连，所述第二耦合环结构的第二端穿过所述第一支撑层延伸至所述第一屏蔽层，并与所述第一屏蔽层连接。

4.如权利要求3所述的波导滤波器，其特征在于，所述第一耦合环结构包括第一横杆和第一竖杆；

所述第一横杆，所述第一横杆的第一端与所述第一金属柱的第二端相连，所述第一横杆的第二端与所述第一竖杆的第一端相连；

所述第一竖杆，所述第一竖杆的第二端穿过所述第一支撑层延伸至所述第一屏蔽层，并与所述第一屏蔽层连接；所述第一竖杆与所述第一横杆之间的夹角大于0度小于180度；

所述第二耦合环结构包括第二横杆和第二竖杆；

所述第二横杆，所述第二横杆的第一端与所述第二金属柱的第二端相连，所述第二横杆的第二端与所述第二竖杆的第一端相连；

所述第二竖杆，所述第二竖杆的第二端穿过所述第一支撑层延伸至所述第一屏蔽层，并与所述第一屏蔽层连接；所述第二竖杆与所述第二横杆之间的夹角大于0度小于180度。

5.如权利要求4所述的波导滤波器，其特征在于，还包括：

第一支撑板，所述第一支撑板设置在所述第一支撑层和所述第二支撑层之间，且在所述第一横杆下方，对所述第一横杆起支撑作用；

第二支撑板，所述第二支撑板设置在所述第一支撑层和所述第二支撑层之间，且在所述第二横杆下方，对所述第二横杆起支撑作用。

6.如权利要求5所述的波导滤波器，其特征在于，所述第一支撑层设置第一支撑板的位置设有第一凹型槽；所述第二支撑层设置第一支撑板的位置设有第二凹型槽；所述第一凹型槽和所述第二凹型槽形成容纳所述第一支撑板的容纳空间。

7.如权利要求4所述的波导滤波器，其特征在于，所述第一屏蔽层、所述第二屏蔽层、所述第一支撑层、所述第二支撑层和所述第三支撑层均为左侧带有左凸台、右侧带有右凸台的方形结构，所述左凸台、所述右凸台和所述方形结构位于同一水平面，且所述第一金属柱从所述第二屏蔽层的左凸台内部穿过所述第三支撑层延伸至第二支撑层的左凸台；所述第一横杆从所述第二支撑层的左凸台内部延伸至所述第二支撑层的方形结构内部；所述第一竖杆从所述第二支撑层的方形结构的内部穿过第一支撑层的方形结构内部延伸至所述第一屏蔽层；

所述第二屏蔽层的左凸台上设有所述信号输入端口，所述第二屏蔽层的右凸台上设有所述信号输出端口。

8.如权利要求7所述的波导滤波器，其特征在于，所述第三支撑层还包括第一阻隔板和第二阻隔板，所述第一阻隔板设置在所述第三支撑层的左凸台与方形结构之间使所述左凸台与方形结构隔离，所述第二阻隔板设置在所述第三支撑层的右凸台与方形结构之间使所述右凸台与方形结构隔离。

9.如权利要求1所述的波导滤波器，其特征在于，所述波导腔为至少两个时，所述波导腔沿所述支撑层从左至右依次排列；

相邻的两个波导腔之间用隔墙隔离；所述隔墙上设有缺口用于与相邻的波导腔相连通，所述隔墙的高度为第一屏蔽层上表面和所述第二屏蔽层的下表面之间的距离。

10.如权利要求1所述的波导滤波器，其特征在于，所述第一屏蔽层、所述中间支撑层和所述第二屏蔽层均为铜材质。

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