CN207602747U - 基片集成波导滤波器以及谐振器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种基片集成波导滤波器以及谐振器，其中，基片集成波导滤波器包括输入端口、输出端口，以及设置在输入端口以及输出端口之间的多个谐振器；谐振器包括金属化过孔阵列、第一金属层、中间介质层、第二金属层，金属化过孔阵列连通第一金属层、第二金属层，以形成谐振腔；中间介质层上设置有金属化盲孔，金属化盲孔与第一金属层或第二金属层连通，以作为谐振腔的加载装置。本实用新型实施例提供的基片集成波导滤波器以及谐振器，通过设置金属化盲孔为谐振腔增加加载装置，从而获得结构更加紧凑的基片集成波导滤波器，进而减小基片集成波导滤波器的尺寸。

Description

基片集成波导滤波器以及谐振器

技术领域

本实用新型实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种基片集成波导滤波器以及谐振器。

背景技术

基片集成波导滤波器可以对特定频率的频点或者该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的信号，或消除一个特定频率后的信号。基片集成波导滤波器主要起到频率控制的作用，即抑制频带外的噪声，消除无用信号。

随着移动通信、卫星通信及雷达技术的迅速发展，基片集成波导滤波器作为通信系统中用于抑制干扰信号不可或缺的重要无源器件，移动通信、卫星通信及雷达技术等通讯系统对基片集成波导滤波器的尺寸及性能要求越来越高。尤其是微型化、高性能成为了通信领域的主要发展方向，而现有的基片集成波导滤波器尺寸较大，不能满足通信领域对微型化需求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种基片集成波导滤波器以及谐振器，以解决现有技术中的上述问题。

本实用新型实施例提供一种基片集成波导滤波器，其包括输入端口、输出端口，以及设置在所述输入端口以及所述输出端口之间的多个谐振器；所述谐振器包括金属化过孔阵列、第一金属层、中间介质层、第二金属层，所述金属化过孔阵列连通所述第一金属层、所述第二金属层，以形成谐振腔；所述中间介质层上设置有金属化盲孔，所述金属化盲孔与所述第一金属层或所述第二金属层连通，以作为所述谐振腔的加载装置。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述相邻两个谐振器之间的所述金属化过孔阵列具有空缺，以形成耦合窗口。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述多个谐振器通过所述耦合窗口串联连接，形成谐振支路,其中，所述谐振支路包括第一谐振子支路以及第二谐振子支路，所述第一谐振子支路的一端与所述输入端口连接，另一端与所述第二谐振子支路的一端连接，所述第二谐振子支路的另一端连接所述输出端口，所述第一谐振子支路的部分或全部谐振腔与所述第二谐振子支路的部分或全部谐振腔共用部分所述金属化过孔阵列。

可选地，本实用新型任一实施例中，还包括：附加耦合装置，所述附加耦合装置的两端分别连接共用所述金属化过孔阵列的两个谐振器。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述附加耦合装置包括S型槽线。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述多个谐振器包括第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第五谐振器、第六谐振器，其中，所述第一谐振器与所述输入端口连接，所述第六谐振器与所述输出端口连接，第一谐振器与第二谐振器之间、第二谐振器与第三谐振器之间、第三谐振器与第四谐振器之间、第四谐振器与第五谐振器之间、第五谐振器与第六谐振器之间包括耦合窗口，所述第一谐振器、所述第二谐振器、所述第三谐振器构成所述第一谐振子支路，所述第四谐振器、所述第五谐振器、所述第六谐振器构成所述第二谐振子支路，所述附加耦合装置的两端分别连接所述第二谐振器、所述第五谐振器，或者所述附加耦合装置的两端分别连接所述第一谐振器、所述第六谐振器。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述输入端口和/或输出端口包括槽线型馈电网络。

可选地，本实用新型任一实施例中，所述金属化盲孔设置在所述谐振腔的中心。

本实用新型实施例还提供一种谐振器，其包括：金属化过孔阵列、第一金属层、中间介质层、第二金属层；所述金属化过孔阵列连通所述第一金属层、所述第二金属层，以形成所述谐振器的谐振腔；所述中间介质层上设置有金属化盲孔，所述金属化盲孔与所述第一金属层或所述第二金属层连通，以作为所述谐振腔的加载装置。

本实用新型实施例提供的基片集成波导滤波器以及谐振器，通过设置金属化盲孔为谐振腔增加加载装置，从而获得结构更加紧凑的基片集成波导滤波器，进而减小基片集成波导滤波器的尺寸。且加工基片集成波导滤波器的材料如晶圆等的尺寸及厚度一定的情况下，基片集成波导滤波器的尺寸越小，加工得到的基片集成波导滤波器成品越多，则减小基片集成波导滤波器的尺寸可以减小基片集成波导滤波器的加工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的一种基片集成波导滤波器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的一种基片集成波导滤波器的电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例二提供的一种基片集成波导滤波器的平面结构示意图；

图4为本实用新型实施例三提供的一种谐振器的结构示意图。

具体实施方式

当然，实施本实用新型实施例的任一技术方案并不一定需要同时达到以上的所有优点。

为了使本领域的人员更好地理解本实用新型实施例中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型实施例保护的范围。

下面结合本实用新型实施例附图进一步说明本实用新型实施例具体实现。

图1为本实用新型实施例一提供的一种基片集成波导滤波器的结构示意图，基片集成波导滤波器1包括输入端口11、输出端口13，以及设置在所述输入端口11以及所述输出端口13之间的多个谐振器12。

所述谐振器12包括金属化过孔阵列、第一金属层、中间介质层、第二金属层，所述金属化过孔阵列连通所述第一金属层、所述第二金属层，以形成谐振腔；

所述中间介质层上设置有金属化盲孔14，所述金属化盲孔14与所述第一金属层或所述第二金属层连通，以作为所述谐振腔的加载装置。

本实施例中，基片集成波导((Substrate integrated waveguide,，SIW)是一种新兴的传输线，它通过金属化过孔在介质基片上(即本申请中的中间介质层上)实现波导的场传播模式。基片集成波导既具有波导较高的品质因数、较高的功率容量，又具有微带线体积小、易于集成化的优点，因而SIW能在微波、毫米波设备中得到广泛应用。

具体地，本实施例中，谐振器12的第一金属层、中间介质层、第二金属层层叠设置，中间介质层位于第一金属层以及第二金属层之间，金属化过孔阵列贯穿中间介质层，并连通第一金属层以及第二金属层，其中，金属化过孔阵列作为谐振腔的侧壁，第一金属层以及第二金属层分别作为谐振腔的顶层以及底层，以形成谐振腔。当基片集成波导滤波器包括多个谐振器12时，第一金属层、第二金属层、中间介质层可以共用。

金属化过孔阵列围成的谐振腔的形状可以为长方形、正方形、圆形等，同一基片集成波导滤波器中可以仅包括一种形状的谐振腔，也可以包括多种形状的谐振腔，本实施例在此不进行限定。

本实施例中，通过设置金属化盲孔14为谐振腔增加加载装置，从而获得结构更加紧凑的基片集成波导滤波器，进而减小基片集成波导滤波器的尺寸。且加工基片集成波导滤波器的材料如晶圆等的尺寸及厚度一定的情况下，基片集成波导滤波器的尺寸越小，加工得到的基片集成波导滤波器成品越多，则减小基片集成波导滤波器的尺寸可以减小基片集成波导滤波器的加工成本。

具体如图2所示，图2为本实用新型实施例一提供的一种基片集成波导滤波器的电路结构示意图，如图所示，IN为基片集成波导滤波器的输入端，OUT为基片集成波导滤波器的输出端，C₁-C_N为基片集成波导滤波器腔体上的加载装置等效后的加载电容，L₁-L_N-1为基片集成波导滤波器的谐振腔之间的感性耦合窗口等效后的电感。

以下以谐振腔1以及加载电容C₁为例，对通过增加加载装置减小基片集成波导滤波器的体积进行说明。

当波形通过谐振腔后，可以假设波形的相位偏移量为90°，当没有加载装置时，电路中不包括电容C₁，相位偏移量仅由谐振腔确定，使得谐振腔的电长度L/λ为90°，其中，L为谐振腔的物理长度，λ为波形的波长。

当增加加载装置后，电路中包括电容C₁，若波形通过电容C₁后，相位偏移量为30°，那么可以通过加载装置将谐振腔的电长度压缩至60°，从而通过增加加载装置使得基片集成波导滤波器的结构更加紧凑，进而缩小了谐振腔的尺寸。

当然，上述实施例仅仅示例性地对增加加载装置来减小谐振腔的尺寸的原理进行说明，并不作为本申请的限定。

具体地，图3为本实用新型实施例二提供的一种基片集成波导滤波器的平面结构示意图，如图3所示，基片集成波导滤波器2的输入端口可以包括输入馈电网络21、输出端口包括输出馈电网络28，所述输入端口和/或输出端口的馈电网络具体可以包括槽线型馈电网络。槽线型馈电网络的槽线可以为异形，也可以是集成波导到微带线渐变线的方式。

设置在输入馈电网络21以及输出馈电网络28之间的谐振器具体为：第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第五谐振器、第六谐振器，共六个谐振器。具体地，所述相邻两个谐振器之间的所述金属化过孔阵列具有空缺，以形成耦合窗口，以连接两个相邻谐振器的谐振腔。进一步地，两个相邻谐振器的谐振腔可以共用部分金属化过孔阵列，在共用的部分金属化过孔阵列上具有空缺，以形成耦合窗口。本实施例中，耦合窗口为感性耦合窗口。

其中，所述第一谐振器与所述输入端口连接，所述第六谐振器与所述输出端口连接，第一谐振器与第二谐振器之间、第二谐振器与第三谐振器之间、第三谐振器与第四谐振器之间、第四谐振器与第五谐振器之间、第五谐振器与第六谐振器之间包括耦合窗口。

可选地，本实用新型任一实施例中，还包括：附加耦合装置，所述附加耦合装置设置在共用的所述金属化过孔阵列上，所述附加耦合装置的两端分别连接共用所述金属化过孔阵列的两个谐振器。

本实施例中，六个谐振器通过所述耦合窗口串联连接，形成倒U形结构的谐振支路，第一谐振子支路以及第二谐振子支路分别为倒U形结构的两侧。当然，在本实施例的其他实现中，谐振支路也可以为π形结构等其他结构，本实施例在此比进行限定。

所述第一谐振器、所述第二谐振器、所述第三谐振器构成第一谐振子支路，所述第四谐振器、所述第五谐振器、所述第六谐振器构成第二谐振子支路。第一谐振子支路的一端与所述输入端口连接，另一端与所述第二谐振子支路的一端连接，第二谐振子支路的另一端连接所述输出端口，所述第一谐振子支路的部分或全部谐振器，与所述第二谐振子支路的部分或全部谐振器共用部分所述金属化过孔阵列。具体地，如图所示，谐振腔1的右侧壁与谐振腔6的左侧壁为其共用的金属化过孔阵列、谐振腔2的右侧壁与谐振腔5的左侧壁为其共用的金属化过孔阵列。当然，第一谐振子支路以及第二谐振子支路的划分在此也仅仅是在倒U形结构的基础上进行的示例性划分，第一谐振子支路也可以由第一谐振器、所述第二谐振器、所述第三谐振器、第四谐振器构成，第二谐振子支路也可以由所述第五谐振器、所述第六谐振器构成，本实施例在此不进行限定。

可选地，本实施例中，金属化过孔阵列由金属化过孔组成，金属化过孔可以为垂直孔，金属化过孔的形状可以为长方形、圆形等任一形状，只要组成金属化过孔阵列即可，本实用新型在此不进行限定。

如图1所示，金属化过孔阵列连通了第一金属层、第二金属层，形成了谐振腔，其中，第一谐振器的谐振腔为第一谐振腔22、第二谐振器的谐振腔为第二谐振腔23、第三谐振器的谐振腔为第三谐振腔24、第四谐振器的谐振腔为第四谐振腔25、第五谐振器的谐振腔为第五谐振腔26、第六谐振器的谐振腔为第六谐振腔27，六个谐振腔的加载装置分别为金属化盲孔29、金属化盲孔210、金属化盲孔211、金属化盲孔212、金属化盲孔213、金属化盲孔214，金属化过孔阵列为215。

本实施例中，基片集成波导滤波器上还可以包括附加耦合装置，所述附加耦合装置的两端分别连接共用所述金属化过孔阵列的两个谐振器。具体地，所述附加耦合装置的两端分别连接所述第二谐振器、所述第五谐振器，或者所述附加耦合装置的两端分别连接所述第一谐振器、所述第六谐振器。本实施例中，谐振腔通过感性耦合窗口连接，则附加耦合装置为可以实现容性耦合的结构，通过增加附加耦合装置，可以为谐振支路中增加另一谐振子支路，从而可以在基片集成波导滤波器的传输通带两侧可以形成一对传输零点，从而提高基片集成波导滤波器的矩形系数。具体地，如图3所示，所述附加耦合装置包括S型槽线216。

矩形系数是描述基片集成波导滤波器在截止频率附近响应曲线变化的陡峭程度，是表征基片集成波导滤波器选择性好坏的一个参量。通过使用附加耦合装置增加矩形系数，提高了基片集成波导滤波器的矩形系数，进而提高了基片集成波导滤波器的性能。

当然，在本实施例的其他实现中，附件耦合装置可以为其他类似于S形槽线的可以实现容性耦合的结构，本实施例在此不进行限定。

此外需要说明的是，上述的图3仅对基片集成波导滤波器的具体实现进行举例说明，基片集成波导滤波器中谐振器的排列方式可以为其他方式，例如谐振器可以通过折线形排列方式得到多条支路，每条支路上可以包括数量不等的谐振器，或者谐振器可以通过直线方式或其他类似的方式进行排列，本实用新型在此不进行限定。

此外，在本实用新型任一实施例中，为了得到更好的加载效果，金属化盲孔可以设置在所述谐振腔的中心。与设置在谐振腔的其他位置相比，设置在谐振腔的中心，加载效果更好，使得基片集成波导滤波器的尺寸更小。且，金属化盲孔的形状可以为长方形、圆形等任意的形状，只要具有加载效果即可，本实用新型在此不进行限定。

在本实用新型任一实施例中，为了进一步缩小基片集成波导滤波器的尺寸，中间介质层可以为介电常数大于空气的介电常数的材料，即介电常数大于1的材料，中间介质层的材料可以为单种介质材料，也可以是混合介质材料，本实用新型在此不进行限定。具体地，中间介质层可以选用高阻硅材料的基板。

图4为本实用新型实施例三提供的一种谐振器的结构示意图，如图4所示，谐振器3包括：金属化过孔阵列31、第一金属层32、中间介质层33、第二金属层34；

所述金属化过孔阵列31连通所述第一金属层32、所述第二金属层34，以形成所述谐振器的谐振腔；

所述中间介质层33上设置有金属化盲孔，所述金属化盲孔与所述第一金属层32或所述第二金属层34连通，以作为所述谐振腔的加载装置。

本实施例中，通过设置金属化盲孔，可以为谐振腔增加加载装置，进而通过增加加载装置减小谐振腔的尺寸，进而减小谐振器的尺寸。且当加工谐振器的材料如晶圆等的尺寸及厚度一定的情况下，谐振器的尺寸越小，加工得到的谐振器成品越多，则减小谐振器的尺寸可以减小谐振器的加工成本。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种基片集成波导滤波器，其特征在于，包括输入端口、输出端口，以及设置在所述输入端口以及所述输出端口之间的多个谐振器；

所述谐振器包括金属化过孔阵列、第一金属层、中间介质层、第二金属层，所述金属化过孔阵列连通所述第一金属层、所述第二金属层，以形成谐振腔；

所述中间介质层上设置有金属化盲孔，所述金属化盲孔与所述第一金属层或所述第二金属层连通，以作为所述谐振腔的加载装置。

2.根据权利要求1所述的基片集成波导滤波器，其特征在于，所述相邻两个谐振器之间的所述金属化过孔阵列具有空缺，以形成耦合窗口。

3.根据权利要求2所述的基片集成波导滤波器，其特征在于，所述多个谐振器通过所述耦合窗口串联连接，形成谐振支路,其中，所述谐振支路包括第一谐振子支路以及第二谐振子支路，所述第一谐振子支路的一端与所述输入端口连接，另一端与所述第二谐振子支路的一端连接，所述第二谐振子支路的另一端连接所述输出端口，所述第一谐振子支路的部分谐振器与所述第二谐振子支路的部分谐振器共用部分所述金属化过孔阵列。

4.根据权利要求3所述的基片集成波导滤波器，其特征在于，还包括：附加耦合装置，所述附加耦合装置的两端分别连接共用所述金属化过孔阵列的两个谐振器。

5.根据权利要求4所述的基片集成波导滤波器，其特征在于，所述附加耦合装置包括S型槽线。

6.根据权利要求4所述的基片集成波导滤波器，其特征在于，所述多个谐振器包括第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第五谐振器、第六谐振器，

其中，所述第一谐振器与所述输入端口连接，所述第六谐振器与所述输出端口连接，第一谐振器与第二谐振器之间、第二谐振器与第三谐振器之间、第三谐振器与第四谐振器之间、第四谐振器与第五谐振器之间、第五谐振器与第六谐振器之间包括耦合窗口，所述第一谐振器、所述第二谐振器、所述第三谐振器构成所述第一谐振子支路，所述第四谐振器、所述第五谐振器、所述第六谐振器构成所述第一谐振子支路，所述附加耦合装置的两端分别连接所述第二谐振器、所述第五谐振器，或者所述附加耦合装置的两端分别连接所述第一谐振器、所述第六谐振器。

7.根据权利要求1所述的基片集成波导滤波器，其特征在于，所述输入端口和/或输出端口包括槽线型馈电网络。

8.根据权利要求1所述的基片集成波导滤波器，其特征在于，所述金属化盲孔设置在所述谐振腔的中心。

9.一种谐振器，其特征在于，包括：金属化过孔阵列、第一金属层、中间介质层、第二金属层；

所述金属化过孔阵列连通所述第一金属层、所述第二金属层，以形成所述谐振器的谐振腔；

所述中间介质层上设置有金属化盲孔，所述金属化盲孔与所述第一金属层或所述第二金属层连通，以作为所述谐振腔的加载装置。