CN112054272A - 一种用于q波段收发前端的siw滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种用于Q波段收发前端的SIW滤波器，包括从上向下排列的第一金属层、第一介质层和第二金属层，贯穿在第一金属层、第一介质层和第二金属层的第一金属化盲孔通过周期排列形成第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔，第一谐振腔和第二谐振腔之间、第二谐振腔和第三谐振腔之间、第三谐振腔和第四谐振腔之间设置均设置有感性耦合窗口，第一谐振腔和第四谐振腔之间通过四分之一波长的微带线实现交叉耦合。本发明采用交叉耦合结构的四腔紧凑型谐振器实现SIW滤波器，能够有效的提高对本振泄露和镜像频率的抑制，提高了毫米波收发前端的性能指标。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种用于Q波段收发前端的SIW滤波器。
背景技术
在现代微波无线通信系统中，滤波器等无源器件在电路中起着十分重要的作用。如果采用传统的金属波导、微带线或者共面波导来设计，不是造价昂贵就是很难达到所要求的技术指标。另一方面，随着微波毫米波集成电路的迅速发展，这些传统的微波电路结构已经不能满足现代无线通信对微波元器件小型化、集成化的要求。由此产生的电磁兼容以及电磁干扰等问题也将日益突出。
现有各种导波结构可分为两大类，即平面结构和非平面结构。平面结构包括微带线、共面波导等，虽然这种结构易于与系统集成，但其本身导体损耗、辐射损耗和介质损耗的存在，也不利于应用于毫米波频段的电路设计，也无法构成高Q值的部件；非平面结构包括介质波导、同轴线等，虽然这种结构可以构成高性能部件，但是这种结构加工难度大，难于与平面电路集成，本振泄露和镜像频率没有得到抑制，收发前端性能低。
发明内容
本发明提供了一种用于Q波段收发前端的SIW滤波器，有效的提高对本振泄露和镜像频率的抑制，提高了收发前端性能。
为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：一种用于Q波段收发前端的SIW滤波器，包括从上向下排列的第一金属层、第一介质层和第二金属层；贯穿在第一金属层、第一介质层和第二金属层的第一金属化盲孔通过周期排列形成第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔，第一谐振腔和第二谐振腔之间、第二谐振腔和第三谐振腔之间、第三谐振腔和第四谐振腔之间设置均设置有感性耦合窗口，第一谐振腔和第四谐振腔之间通过四分之一波长的微带线实现交叉耦合。
作为本发明的优化方案，在四分之一波长的微带线的外围设置有第二金属化盲孔。
作为本发明的优化方案，用于Q波段收发前端的SIW滤波器还包括输入端口和输出端口，输入端口和输出端口均设置在第一金属层上，输入端口与第一谐振腔连通，输出端口与第四谐振腔连通。
作为本发明的优化方案，用于Q波段收发前端的SIW滤波器还包括从上到下依次排列的PP粘合层、第三金属层、第二介质层和第四金属层，PP粘合层粘合在第二金属层上。
作为本发明的优化方案，第一金属层、第二金属层、第三金属层和第四金属层均为铜箔。
作为本发明的优化方案，第一介质层为TLY-5板，第二介质层为FR4板。
本发明具有积极的效果：1)本发明在相邻的谐振腔之间设置感性耦合窗口，通过调节耦合窗口的大小和位置来实现不同大小的耦合系数，在非相邻的谐振腔之间接入四分之一波长的微带线实现交叉耦合，在滤波器的通带两端分别产生一个传输零点，从而有效的提高对本振泄露和镜像频率的抑制，提高了毫米波收发前端的性能指标；
2)本发明的层叠结构设计，实现整体的小型化、低损耗、低成本和易集成等优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的俯视图；
图3是本发明的拓扑结构图；
图4是本发明的频率响应曲线图。
其中：1、第一金属层，2、第一介质层，3、第二金属层，4、第一谐振腔，5、第二谐振腔，6、第三谐振腔，7、第四谐振腔，8、四分之一波长的微带线，9、第二金属化盲孔，10、第一金属化盲孔，11、输入端口，12、输出端口，13、PP粘合层，14、第三金属层，15、第二介质层，16、第四金属层。
具体实施方式
如图1-4所示，本发明公开了一种用于Q波段收发前端的SIW滤波器，包括从上向下排列的第一金属层1、第一介质层2和第二金属层3；贯穿在第一金属层1、第一介质层2和第二金属层3的第一金属化盲孔10通过周期排列形成第一谐振腔4、第二谐振腔5、第三谐振腔6和第四谐振腔7，第一谐振腔4和第二谐振腔5之间、第二谐振腔5和第三谐振腔6之间、第三谐振腔6和第四谐振腔7之间设置均设置有感性耦合窗口，第一谐振腔4和第四谐振腔7之间通过四分之一波长的微带线8实现交叉耦合。其中，第一介质层2为TLY-5板，介电常数为2.2。第二介质层15为FR4板，介电常数为4。第一谐振腔4和第二谐振腔5之间设置的耦合窗口的宽度W12为1.87mm并形成正耦合，第二谐振腔5和第三谐振腔6之间设置的耦合窗口的宽度W23为1.82mm并形成正耦合，第三谐振腔6和第四谐振腔7之间设置的耦合窗口的宽度也为1.87mm并形成正耦合。
由于接入的四分之一波长的微带线比较敏感，在毫米波收发前端容易受到干扰，在四分之一波长的微带线8的外围设置有第二金属化盲孔9，用来提高隔离度。
用于Q波段收发前端的SIW滤波器还包括输入端口11和输出端口12，输入端口11和输出端口12均设置在第一金属层1上，输入端口11与第一谐振腔4连通，输出端口12与第四谐振腔7连通。输入端口11和输出端口12通过设置宽度W50为0.78mm的SIW转50Ω微带线。SIW转50Ω微带线易于与毫米波收发前端的上下变频器，PA和LNA等有源平面电路集成。
用于Q波段收发前端的SIW滤波器还包括从上到下依次排列的PP粘合层13、第三金属层14、第二介质层15和第四金属层16，PP粘合层13粘合在第二金属层3上。通过该种层叠结构设计，便于与Q波段收发前端电路完全集成在一块PCB板中，实现系统模块小型化、低成本和高性能特点。
第一金属层1、第二金属层3、第三金属层14和第四金属层16均为铜箔。第一介质层2为TLY-5板，第二介质层15为FR4板，通过上述设置整个用于Q波段收发前端的SIW滤波器的厚为1mm。
如图3所示，S为源，L为负载，+为正耦合(感性耦合)，-为负耦合(容性耦合)。
如图4所示，b为S21参数曲线，c为S11参数曲线，用于Q波段收发前端的SIW滤波器的中心频率为42GHz，带宽3.4GHz，插入损耗小于1.5dB，回波损耗优于20dB，并在滤波器通带两端分别产生传输零点a和传输零点d，传输零点a在37.1GHz处，传输零点d在45.5GHz处，从而有效的提高了对本振泄露和镜像频率的抑制。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于Q波段收发前端的SIW滤波器，包括从上向下排列的第一金属层(1)、第一介质层(2)和第二金属层(3)；贯穿在第一金属层(1)、第一介质层(2)和第二金属层(3)的第一金属化盲孔(10)通过周期排列形成第一谐振腔(4)、第二谐振腔(5)、第三谐振腔(6)和第四谐振腔(7)，第一谐振腔(4)和第二谐振腔(5)之间、第二谐振腔(5)和第三谐振腔(6)之间、第三谐振腔(6)和第四谐振腔(7)之间设置均设置有感性耦合窗口，第一谐振腔(4)和第四谐振腔(7)之间通过四分之一波长的微带线(8)实现交叉耦合。
2.根据权利要求1所述的一种用于Q波段收发前端的SIW滤波器，其特征在于：在四分之一波长的微带线(8)的外围设置有第二金属化盲孔(9)。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于Q波段收发前端的SIW滤波器，其特征在于：用于Q波段收发前端的SIW滤波器还包括输入端口(11)和输出端口(12)，输入端口(11)和输出端口(12)均设置在第一金属层(1)上，所述的输入端口(11)与第一谐振腔(4)连通，所述的输出端口(12)与第四谐振腔(7)连通。
4.根据权利要求3所述的一种用于Q波段收发前端的SIW滤波器，其特征在于：用于Q波段收发前端的SIW滤波器还包括从上到下依次排列的PP粘合层(13)、第三金属层(14)、第二介质层(15)和第四金属层(16)，所述的PP粘合层(13)粘合在第二金属层(3)上。
5.根据权利要求4所述的一种用于Q波段收发前端的SIW滤波器，其特征在于：所述第一金属层(1)、第二金属层(3)、第三金属层(14)和第四金属层(16)均为铜箔。
6.根据权利要求4所述的一种用于Q波段收发前端的SIW滤波器，其特征在于：所述第一介质层(2)为TLY-5板，第二介质层(15)为FR4板。
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| CN202011035581.4A CN112054272A (zh) | 2020-09-27 | 2020-09-27 | 一种用于q波段收发前端的siw滤波器 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN112054272A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114188683A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-15 | 西安理工大学 | 基于tsv的超紧凑宽阻带u波段siw滤波器 |
| CN114267930A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-01 | 杭州电子科技大学 | 一种适用于5g通信高频段的双零点可调基片集成波导滤波器结构 |
| CN115425378A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-12-02 | 电子科技大学 | 一种交叉耦合空腔基片集成波导带通滤波器 |
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2020
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