CN206541917U - 一种介质加载的基片集成波导毫米波滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电子通信领域，公开了一种介质加载的基片集成波导毫米波滤波器。包括电路板、金属化通孔、微带线和介质柱，所述电路板为正方形，沿着所述电路板的四条边设置四排金属化通孔阵列，所述电路板的一条对角线上具有两个圆柱形的介质柱，所述两个介质柱关于电路板另一条对角线对称，所述介质柱与电路板边缘的距离大于金属化通孔与电路板边缘的距离，所述电路板的两条相互垂直的边上分别具有矩形缺口，所述矩形缺口处分别引出相同的第一微带线和第二微带线，所述第一微带线和第二微带线的长度大于矩形缺口的深度，电路板的正表面和反表面除了金属化通孔的部分均具有金属铜箔层。本方案滤波器工作在频率高的毫米波频段、损耗小、结构紧凑。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子通信技术领域，特别是一种介质加载的基片集成波导毫米波滤波器。
背景技术
基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide，SIW) 是一种近年来发展起来的一种新型导波结构，具有高Q值、高功率容量及易于与各种平面电路集成之优点，因而被广泛地得到应用。滤波器作为微波毫米波系统的关键部件之一，对其成本、体积、重量及可靠性的要求愈来愈高。为此，研制基于SIW技术的毫米波滤波器可以实现器件小型化，降低生产成本，减少调试工作，便于大批量生产。
在SIW基的微波滤波器设计中，传统窄带滤波器通常采用腔体耦合结构的形式，因此无法在较小的阶数内实现良好的选择性，为解决这个问题，有学者提出能实现交叉耦合的多层折叠结，通过简单的开槽方式方便地实现负耦合，然而增加了设计及制造工艺的复杂度，引入了大量制造误差，不适用于毫米波频段。
实用新型内容
本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供了一种介质加载的基片集成波导毫米波滤波器。
本实用新型采用的技术方案是这样的：一种介质加载的基片集成波导毫米波滤波器，具体包括电路板、金属化通孔、微带线和介质柱，所述电路板为正方形，沿着所述电路板的四条边在电路板的正表面和反表面之间设置四排金属化通孔阵列，所述电路板的一条对角线上具有两个圆柱形的介质柱，所述两个介质柱关于电路板另一条对角线对称，所述介质柱与电路板边缘的距离大于金属化通孔与电路板边缘的距离，所述电路板的两条相互垂直的边上分别具有矩形缺口，所述矩形缺口处分别引出相同的第一微带线和第二微带线，所述第一微带线和第二微带线的长度大于矩形缺口的深度，所述电路板的正表面和反表面除了金属化通孔的部分均具有金属铜箔层。
进一步的，所述第一微带线和第二微带线呈90°。
进一步的，所述电路板的边长L最优取值范围为3.9mm~4mm，厚度为0.254mm。进一步的，所述电路板采用Rogers 5880基板。
进一步的，所述介质柱采用钇铁石榴石介质柱。
进一步的，所述介质柱的高度与电路板厚度相同，所述介质柱的直径为0.4mm。
进一步的，所述介质柱在腔体内激励起的主模为TM010。
进一步的，所述介质柱中心与电路板边缘的距离为0.8mm。
进一步的，除了矩形缺口侧的两个金属化通孔，所述金属化通孔的孔中心间距为0.6mm，所述金属化通孔总共具有22个，所述具有矩形缺口的电路板边缘比不具有矩形缺口的电路板边缘的金属化通孔数量少1。
进一步的，所述第一微带线和第二微带线的两侧均与矩形缺口形成耦合缝隙，所述耦合缝隙的长度方向与第一微带线或者第二微带线的方向一致，所述耦合缝隙的长度为0.5mm，所述耦合缝隙的宽度为0.1mm。
进一步的，所述第一微带线和第二微带线超过电路板边缘的部分为耦合线，所述耦合线的长度2.0mm，所述耦合线的宽度为0.76mm。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型提出了一种工作在毫米波频段的窄带滤波器，采用钇铁石榴石（YIG）介质柱加载结构在腔内激励起双模，很好地实现了滤波器结构的小型化，有效地解决了传统微波窄带腔体耦合结构滤波器工作频率低、损耗大、选择性差等技术难题；
2.本实用新型滤波器的输入输出馈电微带线互相垂直，在不需要占用新的结构空间下产生传输零点，可有效地改善滤波器的插损、选择性及带外抑制特性等指标；
3.本实用新型电路简单，结构紧凑，易于加工，复制性好，便于大批量生产，降低成本；
4.本实用新型滤波器采用广义切比雪夫滤波器，通带带外抑制性能得到显著提高；
5.本实用新型改变滤波器中所加载的圆柱形介质柱直径的大小，可以调节滤波器的中心频率，改善滤波器通带性能，本实用新型提供的介质柱直径大小为经过研究后获取的优化值；
6.本实用新型中改变两个馈电带线的耦合缝隙宽度和长度可以在一定范围内实现对滤波器通带的调节，本实用新型的耦合缝隙宽度和长度是经研究后获取的优化值。
附图说明
图1是本实用新型介质加载的基片集成波导毫米波滤波器的结构示意图。
图中标记：1-金属化通孔，2-介质柱，3-第一微带线，4-第二微带线，L-电路板的边长，d1-介质柱中心与电路板边缘的距离，D-介质柱的直径，P-金属化通孔的孔中心间距，s-耦合缝隙的宽度，t-耦合缝隙的长度，w-耦合线的宽度，LP-耦合线的长度。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
一种介质加载的基片集成波导毫米波滤波器，具体包括电路板、金属化通孔1、微带线和介质柱2，所述电路板为正方形，沿着所述电路板的四条边在电路板的正表面和反表面之间设置四排金属化通孔阵列，所述电路板的一条对角线上具有两个圆柱形的介质柱2，所述两个介质柱2关于电路板另一条对角线对称，所述介质柱2与电路板边缘的距离大于金属化通孔1与电路板边缘的距离，所述电路板的两条相互垂直的边上分别具有矩形缺口，所述矩形缺口处分别引出相同的第一微带线3和第二微带线4，所述第一微带线3和第二微带线4的长度大于矩形缺口的深度，所述电路板的正表面和反表面除了金属化通孔的部分均具有金属铜箔层。本方案采用单层平面电路结构，简化了制造工艺，降低了设计和加工成本；通过采用在电路板的对角线上设置2个圆形的介质柱2，通过内扰动激励起双模，实现了一种工作在毫米波频段的窄带滤波器，与传统的滤波器相比，电路板尺寸可以减小到60%；而且通过一腔双模实现交叉耦合，有效地解决了传统微波窄带腔体耦合结构滤波器工作频率低、损耗大、选择性差等技术难题。
所述第一微带线3和第二微带线4呈90°；所述第一微带线3和第二微带线4的特性阻抗均为50欧姆。所述第一所述第一微带线3和第二微带线4相互垂直，使滤波器在不需要占用新的结构空间下产生传输零点，可以有效地改善滤波器的谐波抑制特性。
所述电路板的边长L最优取值范围为3.9~4mm，厚度为0.254mm。所述电路板采用Rogers 5880基板。电路板的边长L影响着毫米波滤波器的中心频率，需要仔细优化选择来获取。而且，本实用新型的滤波器采用广义切比雪夫滤波器，通带带外抑制性能得到显著提高。
所述介质柱2采用钇铁石榴石介质柱。所述介质柱2的高度与电路板厚度相同，所述介质柱2的直径D为0.4mm。所述介质柱2中心与电路板边缘的距离d1为0.8mm。所述介质柱2的直径的改变可以调节滤波器的中心频率，改善滤波器通带性能，本实用新型提供的介质柱的直径D取值是经过研究后获取的优化值。
除了矩形缺口侧的两个金属化通孔，其余的金属化通孔的孔中心间距P为0.6mm，所述金属化通孔2总共具有22个，所述具有矩形缺口的电路板边缘比不具有矩形缺口的电路板边缘的金属化通孔数量少1。相互垂直的两条电路板边缘上的两排金属化通孔具有一个共用的金属化通孔，所述共用的金属化通孔位于对应每排金属化通孔的端部。
所述第一微带线3和第二微带线4的两侧均与矩形缺口形成耦合缝隙，所述耦合缝隙的长度方向与第一微带线3或者第二微带线4的方向一致，所述耦合缝隙的长度t为0.5mm，所述耦合缝隙的宽度s为0.1mm。所述第一微带线3和第二微带线4超过电路板边缘的部分为耦合线，所述耦合线的长度LP为2.0mm，所述耦合线的宽度w为0.76mm。上述结构尺寸均通过电磁场仿真软件优化得到，使滤波器带宽、损耗及回波等指标最优。所述介质加载的基片集成波导毫米波滤波器在56.1 ~56.8 GHz内带内插损小于2.0 dB, 回波损耗优于-13dB；带外抑制在远端≥62dB，近端≥40dB。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种介质加载的基片集成波导毫米波滤波器，其特征在于：包括电路板、金属化通孔、微带线和介质柱，所述电路板为正方形，沿着所述电路板的四条边在电路板的正表面和反表面之间设置四排金属化通孔阵列，所述电路板的一条对角线上具有两个圆柱形的介质柱，所述两个介质柱关于电路板另一条对角线对称，所述介质柱与电路板边缘的距离大于金属化通孔与电路板边缘的距离，所述电路板的两条相互垂直的边上分别具有矩形缺口，所述矩形缺口处分别引出相同的第一微带线和第二微带线，所述第一微带线和第二微带线的长度大于矩形缺口的深度，所述电路板的正表面和反表面除了金属化通孔的部分均具有金属铜箔层。
2.如权利要求1所述的介质加载的基片集成波导毫米波滤波器，其特征在于：所述第一微带线和第二微带线呈90°。
3.如权利要求2所述的介质加载的基片集成波导毫米波滤波器，其特征在于：所述电路板的边长L最优取值范围为3.9mm~4mm，厚度为0.254mm,所述电路板采用Rogers 5880基板。
4.如权利要求3所述的介质加载的基片集成波导毫米波滤波器，其特征在于：所述介质柱采用钇铁石榴石介质柱。
5.如权利要求3或者4所述的介质加载的基片集成波导毫米波滤波器，其特征在于：所述介质柱的高度与电路板厚度相同，所述介质柱的直径为0.4mm。
6.如权利要求5所述的介质加载的基片集成波导毫米波滤波器，其特征在于：所述介质柱在腔体内激励起的主模为TM010。
7.如权利要求6所述的介质加载的基片集成波导毫米波滤波器，其特征在于：所述介质柱中心与电路板边缘的距离为0.8mm。
8.如权利要求7所述的介质加载的基片集成波导毫米波滤波器，其特征在于：除了矩形缺口侧的两个金属化通孔，所述金属化通孔的孔中心间距为0.6mm，所述金属化通孔总共具有22个，所述具有矩形缺口的电路板边缘比不具有矩形缺口的电路板边缘的金属化通孔数量少1。
9.如权利要求8所述的介质加载的基片集成波导毫米波滤波器，其特征在于：所述第一微带线和第二微带线的两侧均与矩形缺口形成耦合缝隙，所述耦合缝隙的长度方向与第一微带线或者第二微带线的方向一致，所述耦合缝隙的长度为0.5mm，所述耦合缝隙的宽度为0.1mm。
10.如权利要求9所述的介质加载的基片集成波导毫米波滤波器，其特征在于：所述第一微带线和第二微带线超过电路板边缘的部分为耦合线，所述耦合线的长度2.0mm，所述耦合线的宽度为0.76mm。
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