CN200959358Y

CN200959358Y - 基片集成波导平衡滤波器

Info

Publication number: CN200959358Y
Application number: CN 200620077249
Authority: CN
Inventors: 洪伟; 董元旦; 王元庆
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2016-09-22

Abstract

基片集成波导平衡滤波器是一种可以应用于微波毫米波电路的设计，亦可用于微波毫米波集成电路的设计的基片集成波导平衡滤波器，该滤波器金属贴片(1)设置在介质基片(2)上，作为滤波器主体的金属贴片(1)的中部为矩形，两头对称为“Y”形的端口，在金属贴片(1)的矩形中部的两侧沿边线分别设有一排第一金属通孔(31)、第二金属通孔(32)，在该两排金属通孔之间、矩形金属贴片的中线上还设有三段与该两排金属通孔平行的第三金属通孔(33)、第四金属通孔(34)、第五金属通孔(35)，在矩形金属贴片的中线的两边还对称地设有4对中间金属通孔，沿输入端(4)至第一隔离端(5)的方向排列。

Description

基片集成波导平衡滤波器

技术领域

本实用新型是一种可以应用于微波毫米波电路的设计，亦可用于微波毫米波集成电路的设计的基片集成波导平衡滤波器，属于微波滤波器的技术领域。

背景技术

微波毫米波滤波器在微波毫米波射频系统中许多设计问题的中心如在变频器、倍频器以及多路通信中。电磁波频谱是有限的，须按应用加以分配；而滤波器既可以用来限定大功率发射机在规定频带内辐射，反过来有可用来防止接收机受到工作频带以外的干扰。平衡滤波器除了可以选择频率通过以外，并且可以通过干涉的原理使处于阻带频率的信号不能反射回输入端。利用金属波导可以制作出高Q值、低损耗、高性能的微波毫米波平衡滤波器，但是这种滤波器首先难以加工，需要很高的加工精度；其次生产成本比较昂贵；第三这种滤波器器体积比较庞大，很难应用于微波、毫米波集成电路的设计之中。因此，迫切需要一种高性能、体积小、重量轻、高Q值、低损耗、低成本、易于集成的微波毫米波平衡滤波器，以利于微波毫米波集成电路的设计。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是提供一种基片集成波导平衡滤波器，这种平衡滤波器具有易于集成、加工成本比较低廉、结构简单的特点，适合于微波毫米波集成电路的设计；其次使用这种基片集成波导平衡滤波器可以有较好的性能；第三，这种平衡滤波器与微带结构相比较具有较高的Q值，较低的损耗。

技术方案：本实用新型的基片集成波导平衡滤波器包括金属贴片、介质基片、金属通孔；金属贴片设置在介质基片上，作为滤波器主体的金属贴片的中部为矩形，两头对称为“Y”形的端口，在金属贴片的矩形中部的两侧沿边线分别设有一排第一金属通孔、第二金属通孔，在该两排金属通孔之间、矩形金属贴片的中线上还设有三段与该两排金属通孔平行的第三金属通孔、第四金属通孔、第五金属通孔，在矩形金属贴片的中线的两边还对称地设有4对中间金属通孔，沿输入端至第一隔离端的方向排列，金属中间通孔分四排排列，其中4个金属中间大通孔位于中间两排，其它4个金属中间小通孔位于金属中间大通孔的两边。金属中间大通孔的外边连线组成一个小矩形，金属中间小通孔的外边连线组成一个大矩形。

金属通孔的孔径d＝0.2～0.8mm，孔距s＝0.4～1.6mm。微带线宽度w＝2.5～3.5mm、阻抗变换器宽度tw＝6～6.5mm、阻抗变换器长度tl＝14～16mm、定向耦合器宽度a1＝9～9.6mm、滤波器宽度a2＝15.3～15.9mm、定向耦合器裂缝长度d1＝25～26.2mm、定向耦合器裂口长度一l1＝11～12.2mm、定向耦合器裂口长度二l2＝19～20.2mm、定向耦合器裂口宽度cutw＝3.5～4.5mm、滤波器第一通孔直径vd1＝0.8～1.2mm、滤波器第二通孔直径vd2＝2.8～3.2mm、滤波器第三通孔直径vd3＝2.8～3.2mm、滤波器第四通孔直径vd4＝0.8～1..2mm、滤波器第一谐振器长度l3＝11.9～20.1mm、滤波器第二谐振器长度l4＝13.42～13.62mm、滤波器第三谐振器长度l5＝11.86～12.06mm。

基片集成波导平衡器是利用了矩形金属波导具有高Q值、低损耗的特点，首先在介质基片的基础上实现了基片集成波导和半模基片集成波导。这两种种波导工作具有和矩形金属波导相类似的传输特性；然后，利用半模基片集成波导形成了定向耦合器；再利用基片集成波导形成了滤波器，从而使所需信号通过定向耦合器-滤波器-定向耦合器的顺序输出。由于定向耦合器的作用，处于阻带的信号并不反射回输入端口而是反射到隔离端，可以利用匹配电阻将其吸收。在这种基片集成波导平衡滤波器的结构中，我们主要注意了以下几点的设计：

1：)所有的结构都是利用在介质基片上打一系列的金属通孔阵列来实现，从而有利于这种基片集成波导平衡滤波器在微波毫米波电路设计中的集成；

2：)平衡滤波器的滤波功能的实现主要是由滤波器来实现，因此基片集成滤波器的结构对整个基片集成波导平衡滤波器起到非常重要的作用；

3：)平衡滤波器的减少反射信号功能主要是由定向耦合器器来实现，因此半模基片集成波导定向耦合器的结构对整个基片集成波导平衡滤波器工作频带的宽度起到非常重要的作用。本设计中采用了半模基片集成波导结构实现定向耦合器，降低了定向耦合器的尺寸。

有益效果：本实用新型的基片集成波导平衡滤波器具有以下优点：

1：)这种基片集成波导平衡滤波器在微波毫米波电路的设计中易于集成。这是由于这种平衡滤波器完全在介质基片上实现，利用介质基片的介电常数可以很方便的调节这种平衡滤波器尺寸的大小，从而较好的实现和其他微波毫米波电路的集成；

2：)能够具有较好的性能。这是它的特性和传统的金属波导平衡滤波器器相类似，从而具有较好的性能；

3：)这种基片集成波导平衡滤波器具有较高的Q值，较低的损耗。这是由于这种结构具有与矩形金属波导相类似的特性，所以与微带电路相比，它的Q值比较高，损耗比较低；

4：)本设计中采用了半模基片集成波导结构实现定向耦合器，减小了结构的尺寸。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的实际测试结果。

图1中有：金属贴片1、介质基片2、金属通孔3、中心金属通孔两侧通孔31、输入端4、输出端6、第一隔离端5、第二隔离端7、微带线宽度w、阻抗变换器宽度tw、阻抗变换器长度tl、定向耦合器宽度a1、滤波器宽度a2、定向耦合器裂缝长度d1、定向耦合器裂口长度一l1、定向耦合器裂口长度二l2、定向耦合器裂口宽度cutw、滤波器第一通孔直径vd1、滤波器第二通孔直径vd2、滤波器第三通孔直径vd3、滤波器第四通孔直径vd4、滤波器第一谐振器长度l3、滤波器第二谐振器长度l4、滤波器第三谐振器长度l5。

具体实施方式

本实用新型的基片集成波导平衡滤波器包括金属贴片、介质基片、金属通孔；金属贴片设置在介质基片上，作为滤波器主体的金属贴片的中部为矩形，两头对称为“Y”形的端口，在金属贴片的矩形中部的两侧沿边线分别设有一排第一金属通孔31、第二金属通孔32，在该两排金属通孔之间、矩形金属贴片的中线上还设有三段与该两排金属通孔平行的第三金属通孔33、第四金属通孔34、第五金属通孔35，在矩形金属贴片的中线的两边还对称地设有4对中间金属通孔，沿输入端4至第一隔离端5的方向排列，金属中间通孔分四排排列，其中4个金属中间大通孔位于中间两排，其它4个金属中间小通孔位于金属中间大通孔的两边。金属中间大通孔的外边连线组成一个小矩形，金属中间小通孔的外边连线组成一个大矩形。金属通孔3的孔径d＝0.2～0.8mm，孔距s＝0.4～1.6mm。微带线宽度w＝2.5～3.5mm、阻抗变换器宽度tw＝6～6.5mm、阻抗变换器长度tl＝14～16mm、定向耦合器宽度a1＝9～9.6mm、滤波器宽度a2＝15.3～15.9mm、定向耦合器裂缝长度d1＝25～26.2mm、定向耦合器裂口长度一l1＝11～12.2mm、定向耦合器裂口长度二l2＝19～20.2mm、定向耦合器裂口宽度cutw＝3.5～4.5mm、滤波器第一通孔直径vd1＝0.8～1.2mm、滤波器第二通孔直径vd2＝2.8～3.2mm、滤波器第三通孔直径vd3＝2.8～3.2mm、滤波器第四通孔直径vd4＝0.8～1..2mm、滤波器第一谐振器长度l3＝11.9～20.1mm、滤波器第二谐振器长度l4＝13.42～13.62mm、滤波器第三谐振器长度l5＝11.86～12.06mm。

我们在X波段所实现了以上介绍的基片集成波导平衡滤波器，用来构成基片集成波导的金属通孔3的直径为0.4m，通孔3之间的间距为0.8mm，介质基片的相对电介电常数为2.2，如附图所示，具体结构参数如下：

w＝3mm，tw＝6.25mm，tl＝15mm，a1＝9.3mm，d1＝25.6mm，l1＝11.6mm，l2＝19.6mm，cutw＝4mm，a2＝15.6mm，l3＝11.96mm，l4＝13.52mm，l5＝11.96mm，vd1＝1mm，vd2＝3mm，vd3＝3mm，vd4＝1mm，l3＝11.96mm，l4＝13.52mm，l5＝11.96mm。

基片集成波导和半模基片集成波导具有和矩形金属波导相类似的传输特性。我们所设计的基片集成波导平衡滤波器充分利用了这一特性，并用半模基片集成波导实现定向耦合器，利用基片集成波导实现了滤波器，从而实现了基片集成波导平衡滤波器的性能。

Claims

1.一种基片集成波导平衡滤波器，其特征在于该滤波器包括金属贴片(1)、介质基片(2)、金属通孔(3)；金属贴片(1)设置在介质基片(2)上，作为滤波器主体的金属贴片(1)的中部为矩形，两头对称为“Y”形的端口，在金属贴片(1)的矩形中部的两侧沿边线分别设有一排第一金属通孔(31)、第二金属通孔(32)，在该两排金属通孔之间、矩形金属贴片的中线上还设有三段与该两排金属通孔平行的第三金属通孔(33)、第四金属通孔(34)、第五金属通孔(35)，在矩形金属贴片的中线的两边还对称地设有4对中间金属通孔，沿输入端(4)至第一隔离端(5)的方向排列，金属中间通孔分四排排列，其中4个金属中间大通孔位于中间两排，其它4个金属中间小通孔位于金属中间大通孔的两边。

2.根据权利要求1所述的半模基片集成波导平衡滤波器，其特征在于金属通孔(3)的孔径d＝0.2～0.8mm，孔距s＝0.4～1.6mm。

3.根据权利要求1所述的半模基片集成波导滤波器，其特征在于金属贴片(1)上的微带线宽度w＝2.5～3.5mm、阻抗变换器宽度tw＝6～6.5mm、阻抗变换器长度tl＝14～16mm、定向耦合器宽度a1＝9～9.6mm、滤波器宽度a2＝15.3～15.9mm、定向耦合器裂缝长度d1＝25～26.2mm、定向耦合器裂口长度一l1＝11～12.2mm、定向耦合器裂口长度二l2＝19～20.2mm、定向耦合器裂口宽度cutw＝3.5～4.5mm、滤波器第一通孔直径vd1＝0.8～1.2mm、滤波器第二通孔直径vd2＝2.8～3.2mm、滤波器第三通孔直径vd3＝2.8～3.2mm、滤波器第四通孔直径vd4＝0.8～1..2mm、滤波器第一谐振器长度l3＝11.9～20.1mm、滤波器第二谐振器长度l4＝13.42～13.62mm、滤波器第三谐振器长度l5＝11.86～12.06mm。