CN116315553B - 一种适用于基片集成波导-微带的过渡结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于微波滤波器件领域，具体为一种适用于基片集成波导‑微带的过渡结构。本发明基于共面波导过渡结构，在共面波导的矩形槽长边方向采用构建正方形非整数维度图形槽的方式，以矩形槽的长边L为基准，继续向矩形槽远离连接处的两条长边的远离侧开设n阶的正方形非整数维度图形槽，每一阶的正方形边长为上一阶基准边的1/22，最终构成基片集成波导‑微带的过渡结构，使得电磁波在通过微带后尽可能与SIW达到阻抗匹配，且抑制高次模的产生，从而实现良好的选频效果，为过渡结构的设计提供了一种新的思路。

Description

一种适用于基片集成波导-微带的过渡结构
技术领域
本发明属于微波滤波器件领域，具体为一种适用于基片集成波导-微带的过渡结构。
背景技术
二十世纪以来，随着无线通信网络的高速发展，现代信息技术的发展已深深植根于微波技术之中，然而，微波频谱的范围虽然广泛，但其始终有限且属于不可再生资源，目前频谱变得越来越拥挤，如何充分利用频谱资源，成为研究热点。而作为通信系统重要的前端器件—微波滤波器，在其中发挥着不可替代的作用。
微波滤波器作为无线通信网络中的重要组件，起着分离和过滤不同频率的信号的作用，其性能的优劣将严重的影响整个无线通信系统的质量。滤波器是由电感、电容和电阻组成的滤波电路，滤波器的作用是对系统中特定频率的频点以外的频率进行有效的滤除。得到特定频率的信号，或是阻断一个特定频率的信号，前者往往被称为带通滤波器，后者被称为带阻滤波器。在射频电路中，许多滤波器是根据传输线理论设计的，比如微带滤波器、同轴滤波器等。
最初的微波滤波器主要采用金属波导结构(尤其是矩形波导)来进行设计的，因为此类结构具有高品质因素、低损耗及容量大等优点，但它自身也有着不可克服的缺点，因为传统的波导往往具有体积大的特点，不利于集成电路的小型化。为了解决这些问题，一些新的平面导波结构逐步发展起来，如带状线、微带线以及共面波导，这些新种类的平面导波结构有着成本低廉、重量轻巧的优点，同时最为重要的是它们非常容易和平面电路结合，这对微波电路的小型化至关重要。
SIW传输线结构不仅具有传统波导辐射效应低，品质因数大，功率大，损耗低的优点，同时还保证了微带电路的体积小，质量轻，易于集成制作，成本低廉的优势。因而引起了更多科研工作者的兴趣，为了使SIW易于加工和测试，研究人员利用SIW与微带等其他平面结构相结合的特点，设计了一些SIW与这些平面结构的转换过渡结构。目前，SIW与微带线之间的转换过渡结构大致有直接形式过渡、渐进形式过渡、共面波导形式过渡等。
直接形式过渡结构设计简单，适用于窄带频带，因此仅在阻抗匹配的频段内传播性质良好；渐进形式过渡虽然工作频带较宽，但电路的长度和面积占的比较大；共面波导形式过渡连接与阻抗匹配，结构紧凑，设计方便，因而在基片集成波导与微带的过渡中发挥着重要作用。常见的共面波导过渡结构如图1所示，是一款双频带基片集成波导滤波器，由于该过渡结构的阻抗匹配不是太优，而且集成波导中存在高次模，因此这种过渡结构的通带效果不是很好，并且带外抑制不是很理想。
发明内容
针对上述存在的不足或问题，为了解决高次模的存在导致的带通效果和带外抑制不佳的问题，本发明提出了一种适用于基片集成波导-微带的过渡结构。
具体技术方案如下：
一种适用于基片集成波导-微带的过渡结构，基片集成波导与微带连接处采用共面波导进行过渡，共面波导的矩形槽上还设有两个相互对称的正方形非整数维度图形槽，矩形槽的长为L，宽为W。
所述正方形非整数维度图形槽是以矩形槽远离连接处的两条长边作为基准边，分别向两条长边的远离侧构建一个n阶的正方形非整数维度图形槽；n为正方形非整数维度图形的维度阶数，n＝1或2；每一阶的正方形边长Ln为1/22nL，1阶的正方形边长L1为1/22L，2阶的正方形边长L2为1/24L，L1＞2W，如图4所示。
采用开槽方式敏感度比较大，因为开槽会对某些高次模电磁波起抑制作用，当尺寸发生变化时，相应的高次模频率也发生改变，进一步传输零点位置变化，从而调节开槽长度可以改善滤波器的带外抑制。然而当其他条件一定时，开槽长度过长会影响电场分布，使滤波器的指标降低。因此本发明为了防止共面波导过渡结构开矩形槽过长扰动电磁场，在共面波导的矩形槽长边方向采用构建正方形非整数维度图形槽的方式，以矩形槽的长边L为基准，继续向矩形槽远离连接处的两条长边的远离侧开设n阶的正方形非整数维度图形槽，每一阶的正方形边长为上一阶基准边的1/22。最终构成基片集成波导-微带的过渡结构，使得电磁波在通过微带后尽可能与SIW达到阻抗匹配，且抑制高次模的产生，从而实现良好的选频效果。为过渡结构的设计提供了一种新的思路。
附图说明
图1是现有共面波导过渡结构示意图；
图2是实施例1的共面波导过渡结构示意图；
图3是实施例1的共面波导过渡结构S参数测试图；
图4是实施例2的共面波导过渡结构示意图；
图5是实施例2的共面波导过渡结构S参数测试图；
图6是实施例3的共面波导过渡结构示意图；
图7是实施例3的共面波导过渡结构S参数测试图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步的详细说明。
构建一款双频带基片集成波导滤波器，采用现有共面波导过渡结构，如图1所示，作为原始结构；其中SIW介质基板的厚度为0.508mm，相对介电常数为2.2，损耗角正切为0.0009，金属化通孔直径为d＝0.6mm，同排相邻金属化通孔的孔间距p＝1mm。腔体1长22.9mm，宽9.02mm；腔体2长12.25mm，腔体3长9.78mm，腔体2和腔体3的宽均为11mm；窗口1长5.05mm，窗口2长4mm；共面波导的导体宽1.55mm。
实施例1
在原始结构加载1阶正方形非整数维度图形槽，其中共面波导长矩形槽的长L为2.7mm，宽W为0.7mm，1阶正方形非整数维度图形的边长L1为0.675mm。其结构如图2所示。将本实施例构建的结构在CST中建模仿真，测试其S参数如图3所示。可见效果一般。
实施例2
在原始结构加载1阶正方形非整数维度图形槽，其中共面波导长矩形槽的长L为3.06mm，宽W为0.3mm，1阶正方形非整数维度图形的边长L1为0.765mm。其结构如图4所示。将本实施例构建的结构在CST中建模仿真，测试其S参数如图5所示，性能有了明显提升。
实施例3
在原始结构加载2阶正方形非整数维度图形槽，其中共面波导长矩形槽的长L为3.07mm，宽W为0.25mm，1阶正方形非整数维度图形的边长L1为0.7675mm，2阶正方形非整数维度图形的边长L2为0.191875mm。其结构如图6所示。将本实施例构建的结构在CST中建模仿真，测试其S参数如图7所示，性能也有了明显提升；但是相比实施例2变化不大。
对于以上3组实施例：调整共面波导长矩形槽的宽边的尺寸W，使得1阶正方形非整数维度图形的边长L1＞2W时性能提升明显；实施例1性能不佳的原因是W与L1长度相当，导致1阶正方形非整数维度图形的作用体现不出来。
通过以上实施例可见，本发明基于共面波导过渡结构，在共面波导的矩形槽长边方向采用构建正方形非整数维度图形槽的方式，以矩形槽的长边L为基准，继续向矩形槽远离连接处的两条长边的远离侧开设n阶的正方形非整数维度图形槽，每一阶的正方形边长为上一阶基准边的1/22，最终构成基片集成波导-微带的过渡结构，使得电磁波在通过微带后尽可能与SIW达到阻抗匹配，且抑制高次模的产生，从而实现良好的选频效果，为过渡结构的设计提供了一种新的思路。

Claims (3)

1.一种适用于基片集成波导-微带的过渡结构，基片集成波导与微带连接处采用共面波导进行过渡，其特征在于：共面波导的矩形槽上还设有两个相互对称的正方形非整数维度图形槽，矩形槽的长为L，宽为W；
所述正方形非整数维度图形槽是以矩形槽远离连接处的两条长边作为基准边，分别向两条长边中部位置的远离侧构建一个n阶的正方形非整数维度图形槽；n为正方形非整数维度图形的维度阶数，n=1或2；每一阶的正方形边长Ln为1/22nL，1阶的正方形边长L1为1/22L，2阶的正方形边长L2为1/24L，L1＞2W。
2.如权利要求1所述适用于基片集成波导-微带的过渡结构，其特征在于：n=1，L=3.06mm，W=0.3mm，L1=0.765mm。
3.如权利要求1所述适用于基片集成波导-微带的过渡结构，其特征在于：n=2，L=3.07mm，W=0.25mm，L1=0.7675mm，L2=0.191875mm。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004320460A (ja) * 2003-04-16 2004-11-11 New Japan Radio Co Ltd マイクロストリップ線路−導波管変換器およびその製造方法
FR2953651A1 (fr) * 2009-12-07 2011-06-10 Eads Defence & Security Sys Dispositif de transition hyperfrequence entre une ligne a micro-ruban et un guide d'onde rectangulaire
CN202050037U (zh) * 2010-11-30 2011-11-23 中兴通讯股份有限公司 波导微带转换装置及设备
KR20140143990A (ko) * 2013-06-10 2014-12-18 한국전기연구원 마이크로스트립 라인과 도파관 사이 밀리미터파 천이 방법
CN204885389U (zh) * 2015-08-18 2015-12-16 中国人民解放军理工大学 基于基片集成波导结构的宽带四路功分器
CN105680136A (zh) * 2016-03-21 2016-06-15 南京邮电大学 共面波导到槽线到基片集成非辐射介质波导的过渡电路
CN105846018A (zh) * 2016-04-19 2016-08-10 南京邮电大学 基于基片集成非辐射介质波导的带通滤波器
JP2016163065A (ja) * 2015-02-26 2016-09-05 三菱電機株式会社 導波管マイクロストリップ線路変換器
CN107146930A (zh) * 2017-04-14 2017-09-08 西安电子科技大学 基于s‑型互补螺旋线的半模基片集成波导带通滤波器
CN109301422A (zh) * 2018-08-30 2019-02-01 南京理工大学 基于半模基片集成波导的滤波功分器
CN115458883A (zh) * 2022-10-28 2022-12-09 东南大学 一种高次模基片集成波导双通带圆形腔滤波器

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004320460A (ja) * 2003-04-16 2004-11-11 New Japan Radio Co Ltd マイクロストリップ線路−導波管変換器およびその製造方法
FR2953651A1 (fr) * 2009-12-07 2011-06-10 Eads Defence & Security Sys Dispositif de transition hyperfrequence entre une ligne a micro-ruban et un guide d'onde rectangulaire
CN102696145A (zh) * 2009-12-07 2012-09-26 卡西迪安有限公司 微带线和矩形波导间的微波转换设备
CN202050037U (zh) * 2010-11-30 2011-11-23 中兴通讯股份有限公司 波导微带转换装置及设备
KR20140143990A (ko) * 2013-06-10 2014-12-18 한국전기연구원 마이크로스트립 라인과 도파관 사이 밀리미터파 천이 방법
JP2016163065A (ja) * 2015-02-26 2016-09-05 三菱電機株式会社 導波管マイクロストリップ線路変換器
CN204885389U (zh) * 2015-08-18 2015-12-16 中国人民解放军理工大学 基于基片集成波导结构的宽带四路功分器
CN105680136A (zh) * 2016-03-21 2016-06-15 南京邮电大学 共面波导到槽线到基片集成非辐射介质波导的过渡电路
CN105846018A (zh) * 2016-04-19 2016-08-10 南京邮电大学 基于基片集成非辐射介质波导的带通滤波器
CN107146930A (zh) * 2017-04-14 2017-09-08 西安电子科技大学 基于s‑型互补螺旋线的半模基片集成波导带通滤波器
CN109301422A (zh) * 2018-08-30 2019-02-01 南京理工大学 基于半模基片集成波导的滤波功分器
CN115458883A (zh) * 2022-10-28 2022-12-09 东南大学 一种高次模基片集成波导双通带圆形腔滤波器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"A New Transition for SIW and Microstrip Line";Zheng Liu等;《2013 Asia-Pacific Microwave Conference Proceedings》;20131231;全文 *
"一种基片集成波导-微带过渡器的仿真设计";武欢欢;《通信电源技术》;20200525;全文 *
"基片集成波导与微带线的转换设计";刘婷等;《电子质量》;20090420;全文 *

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