CN209001093U - 一种基于基片集成波导的可调滤波器结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及微波毫米波技术领域，特别涉及一种基于基片集成波导的可调滤波器结构；本实用新型包括介质基板、覆铜板和金属铜板；覆铜板的面积占介质基板的面积的一半，覆铜板上设置有半圆形SIW谐振腔、输入微带线和输出微带线，半圆形SIW谐振腔的两侧分别与输入微带线、输出微带线连接，半圆形SIW谐振腔的中心处设置有LTCC基板；在本实用新型中，在介质基板的上下表面分别设置覆铜板和金属铜板，覆铜板上设置有半圆形SIW谐振腔、输入微带线和输出微带线，半圆形SIW谐振腔的中心处设置有LTCC基板；本实用新型的结构具有小型化和插入损耗低、调谐速度快的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及微波毫米波技术领域，特别涉及一种基于基片集成波导的可调滤波器结构。
背景技术
随着5G时代的即将到来，现代无线通信系统的要求越来越严格，滤波器作为通信信号传输的核心，集成化、小型化成为了现代滤波器的标签。若需要多个频段要求标准，为了实现将所需要的频谱信号从多频段的信号中分离出来，在射频的前端就需要特意采用多个滤波器滤波处理，但因此除了射频前端的体积增大、插入损耗增加，结构也会变得复杂，跟如今滤波器要求的高性能、小型化、高集成、低成本严重不符。
金属矩形波导具有损耗低、功率容量高以及品质因数高等优势，但也有体积太大、十分笨重、难以加工以及不容易集成等劣势。
实用新型内容
为了克服上述所述的不足，本实用新型的目的是提供一种基于基片集成波导的可调滤波器结构，其在介质基板的上下表面分别设置覆铜板和金属铜板，覆铜板上设置有半圆形SIW谐振腔、输入微带线和输出微带线，半圆形SIW谐振腔的中心处设置有LTCC基板；其具有小型化和插入损耗低、调谐速度快的特点。
本实用新型解决其技术问题的技术方案是：
一种基于基片集成波导的可调滤波器结构，其中，包括介质基板及连接在所述介质基板的上表面的覆铜板和连接在所述介质基板的下表面的金属铜板；所述覆铜板的面积占所述介质基板的面积的一半，所述覆铜板上设置有半圆形SIW谐振腔、输入微带线和输出微带线，所述半圆形SIW谐振腔的两侧分别与所述输入微带线、输出微带线连接，所述半圆形SIW谐振腔的中心处设置有LTCC基板。
作为本实用新型的一种改进，所述半圆形SIW谐振腔上沿其圆周上设置有若干个金属化通孔。
作为本实用新型的进一步改进，所述输入微带线与所述半圆形SIW谐振腔之间设置有第一L型槽，所述输出微带线与所述半圆形SIW谐振腔之间设置有第二L型槽。
作为本实用新型的更进一步改进，所述第一L型槽与所述第二L型槽对称设置。
作为本实用新型的更进一步改进，所述LTCC基板上设置有第一谐振器线圈和第二谐振器线圈。
作为本实用新型的更进一步改进，所述第一谐振器线圈和第二谐振器线圈对称设置。
作为本实用新型的更进一步改进，所述第一谐振器线圈和第二谐振器线圈的材质为银材质。
作为本实用新型的更进一步改进，所述第一谐振器线圈和第二谐振器线圈分别连接有第三L型槽和第四L型槽。
作为本实用新型的更进一步改进，所述LTCC基板上设置有谐振输入端口和谐振输出端口，所述谐振输入端口与所述谐振输出端口之间分别依次设有第一螺旋板、第二螺旋板、第三螺旋板、第四螺旋板、第五螺旋板、第六螺旋板和第七螺旋板。
作为本实用新型的更进一步改进，所述第一螺旋板与所述第二螺旋板之间连接有第一金属柱，所述第二螺旋板与所述第三螺旋板之间连接有第二金属柱，所述第三螺旋板与所述第四螺旋板之间连接有第三金属柱，所述第四螺旋板与所述第五螺旋板之间连接有第四金属柱，所述第五螺旋板与所述第六螺旋板之间连接有第五金属柱，所述第六螺旋板与所述第七螺旋板之间连接有第六金属柱。
在本实用新型中，在介质基板的上下表面分别设置覆铜板和金属铜板，覆铜板上设置有半圆形SIW谐振腔、输入微带线和输出微带线，半圆形SIW谐振腔的中心处设置有LTCC基板；本实用新型的结构具有小型化和插入损耗低、调谐速度快的特点。
附图说明
为了易于说明，本实用新型由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。
图1为本实用新型的俯视图；
图2为本实用新型的侧视图；
图3为本实用新型中LTCC基板内置的偏置电路和电路连接示意图；
附图标记：1-介质基板，2-覆铜板，3-金属铜板，4-半圆形SIW谐振腔，5-输入微带线，6-输出微带线，7-第一L型槽，8-第二L型槽，41-LTCC基板，42-金属化通孔，411-第一谐振器线圈，412-第二谐振器线圈，413-谐振输入端口，414-谐振输出端口，415-第一螺旋板，416-第二螺旋板，417-第三螺旋板，418-第四螺旋板，419-第五螺旋板，4120-第六螺旋板，4121-第七螺旋板，4111-第三L型槽，4121-第四L型槽，4151-第一金属柱，4152-第二金属柱，4153-第三金属柱，4154-第四金属柱，4155-第五金属柱，4156-第六金属柱。
具体实施方式
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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1至图3所示，本实用新型的一种基于基片集成波导的可调滤波器结构，包括介质基板1及连接在介质基板1的上表面的覆铜板2和连接在介质基板1的下表面的金属铜板3。
覆铜板2的面积占介质基板1的面积的一半，覆铜板2上设置有半圆形SIW谐振腔4、输入微带线5和输出微带线6，半圆形SIW谐振腔4的两侧分别与输入微带线5、输出微带线6连接，半圆形SIW谐振腔4的中心处设置有LTCC基板41。
在本实用新型中，在介质基板1的上下表面分别设置覆铜板2和金属铜板3，覆铜板2上设置有半圆形SIW谐振腔4、输入微带线5和输出微带线6，半圆形SIW谐振腔4的中心处设置有LTCC基板41；本实用新型的结构具有小型化和插入损耗低、调谐速度快的特点。
如图1所示，半圆形SIW谐振腔4上沿其圆周上设置有若干个金属化通孔42，该金属化通孔42是为基片集成波导式的。
在本实用新型中，输入微带线5与半圆形SIW谐振腔4之间设置有第一L型槽7，输出微带线6与半圆形SIW谐振腔4之间设置有第二L型槽8，进一步，第一L型槽7与第二L型槽8对称设置，有利于共振波导；输入微带线5和输出微带线6为50欧姆的微带线，极大地减少了反射。
在本实用新型中，LTCC基板41上设置有第一谐振器线圈411和第二谐振器线圈412，第一谐振器线圈和第二谐振器线圈对称设置，便于谐振。
在本实用新型中，第一谐振器线圈411和第二谐振器线圈412的材质为银材质，便于谐振，以增大谐振频率。
在本实用新型中，第一谐振器线圈411和第二谐振器线圈412分别连接有第三L型槽4111和第四L型槽4121，方便进行间隔。
在本实用新型中，LTCC基板41上设置有谐振输入端口413和谐振输出端口414，谐振输入端口413与谐振输出端口414之间分别依次设有第一螺旋板415、第二螺旋板416、第三螺旋板417、第四螺旋板418、第五螺旋板419、第六螺旋板420和第七螺旋板421，第一螺旋板415与第二螺旋板416之间连接有第一金属柱4151，第二螺旋板416与第三螺旋板417之间连接有第二金属柱4152，第三螺旋板417与第四螺旋板418之间连接有第三金属柱4153，第四螺旋板418与第五螺旋板419之间连接有第四金属柱4154，第五螺旋板419与第六螺旋板4120之间连接有第五金属柱4155，第六螺旋板420与第七螺旋板421之间连接有第六金属柱4156，金属柱贯穿整个LTCC基板，将谐振器结构包围其中，其目的是为了减少磁泄露而影响到滤波器性能，为了防止电压通过基片集成波导进入矢量分析仪而对仪器造成伤害，扼流电感也采用了电感置于铁氧体结构，通直流隔断交流。
如图3所法，在LTCC基板内设置有偏置电路，该偏置电路包括限流电阻R、扼流电感L、隔直电容C和变容二极管D，限流电阻R分别与扼流电感L的一端、电源C的一端连接，扼流电感L的另一端分别接地和与隔直电容C的一端连接，隔直电容C的另一端分别与电源C的另一端、变容二极管D连接。
本实用新型提供一个实施例，该实施例包括介质基板1、覆铜板2和金属铜板3，覆铜板2上设置有半圆形SIW谐振腔4，半圆形SIW谐振腔4上设置有LTCC基板41，半圆形SIW谐振腔4的两侧分别与输入微带线5和输出微带线6连接，输入微带线5和输出微带线6为50欧姆输入微带线，第一谐振器线圈411和第二谐振器线圈412内置于LTCC基板41内，输入微带线5和输出微带线6靠中心方向各分别设有两侧设有第一L型槽7和第二L型槽8；输入微带线5和输出微带线6向中心部分是LTCC基板41，置于半圆形SIW中沿中心线对称，第一谐振器线圈411和第二谐振器线圈412位于LTCC基板41的正中心沿着中心线对称，第一谐振器线圈411和第二谐振器线圈412是由银制作而成，LTCC基板内设置有偏置电路，该偏置电路包括在LTCC基板上的限流电阻R将采用电阻浆料表贴的方式，与限流电阻R相连的扼流电感L采用基板内埋置，在扼流电感L的上方靠近LTCC基板41表面位置有隔直电容C，在隔直电容C与第一谐振器线圈411和第二谐振器线圈412相连，隔直电容C下方、扼流电感L右边接有变容二极管D与地相接，接地电容与扼流电感L和限流电阻R相连与电源C相接。在该实施例中，介质基板1采用Rogers5880，其介电常数为2.2，厚度为0.508mm,变容二极管D采用的是skyworks公司的SMV-1405型号变容二极管，SMV-1405的等效电路主要是由以下几个部分组成：主要包括结电容Cp、引线电感Ls、以及电阻Rs。变容管封装总长度约1.5mm到1.7mm，封装方式为SC-79，管脚长度约0.15mm。陶瓷材料均为 dupont 951,相对介电常数为 7.8，层间距 90um。偏置电路中隔直电容为100Pf，限流电阻为200欧姆采用电阻浆料的方式置于表面，扼流电感为8n H内埋置于一个铁氧体基板中,接地电容1000p F,普通电容0.4p F皆采用电容浆料置于铁氧体表层，而下方布置偏置电路的铁氧体材料依旧选择的是dupont951,相对介电常数为 7.8，层间距 90um。第一微带线外接SMA接头并连接到矢量分析仪上进行测量，测试电压范围为3-30V，调范围1.24GHz到1.43GHz，插入损耗1.71dB逐渐变化到0.56dB，在中心频率的右侧具有一个传输零点，带外抑制度可超过60dB。整个电路尺寸长为20mm,宽为29mm.
本实用新型采用基片集成波导技术，相比于金属矩形波导，虽然其具有损耗低、功率容量高以及品质因数高等优势，但也有体积太大、十分笨重、难以加工以及不容易集成等劣势。对于微带线，虽然易加工、体积小、集成容易，但是品质因数太低，而SIW却继承了以上两者的优点，SIW由于具有损耗低、集成度高、高Q值、成本低、制作方便等优势，可以广泛的应用于微波毫米波电路的设计中，采用PCB和LTCC技术都可以很好的实现加工，很大程度下减少了滤波器的体积，小型化优势显现。
本实用新型是采用了LTCC基板，使得第一谐振器线圈411和第二谐振器线圈412在很小的体积需求下实现其特定的电感值。
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)
1.一种基于基片集成波导的可调滤波器结构，其特征在于，包括介质基板及连接在所述介质基板的上表面的覆铜板和连接在所述介质基板的下表面的金属铜板；所述覆铜板的面积占所述介质基板的面积的一半，所述覆铜板上设置有半圆形SIW谐振腔、输入微带线和输出微带线，所述半圆形SIW谐振腔的两侧分别与所述输入微带线、输出微带线连接，所述半圆形SIW谐振腔的中心处设置有LTCC基板。
2.根据权利要求1所述的一种基于基片集成波导的可调滤波器结构，其特征在于，所述半圆形SIW谐振腔上沿其圆周上设置有若干个金属化通孔。
3.根据权利要求1所述的一种基于基片集成波导的可调滤波器结构，其特征在于，所述输入微带线与所述半圆形SIW谐振腔之间设置有第一L型槽，所述输出微带线与所述半圆形SIW谐振腔之间设置有第二L型槽。
4.根据权利要求3所述的一种基于基片集成波导的可调滤波器结构，其特征在于，所述第一L型槽与所述第二L型槽对称设置。
5.根据权利要求1所述的一种基于基片集成波导的可调滤波器结构，其特征在于，所述LTCC基板上设置有第一谐振器线圈和第二谐振器线圈。
6.根据权利要求5所述的一种基于基片集成波导的可调滤波器结构，其特征在于，所述第一谐振器线圈和第二谐振器线圈对称设置。
7.根据权利要求6所述的一种基于基片集成波导的可调滤波器结构，其特征在于，所述第一谐振器线圈和第二谐振器线圈的材质为银材质。
8.根据权利要求7所述的一种基于基片集成波导的可调滤波器结构，其特征在于，所述第一谐振器线圈和第二谐振器线圈分别连接有第三L型槽和第四L型槽。
9.根据权利要求1所述的一种基于基片集成波导的可调滤波器结构，其特征在于，所述LTCC基板上设置有谐振输入端口和谐振输出端口，所述谐振输入端口与所述谐振输出端口之间分别依次设有第一螺旋板、第二螺旋板、第三螺旋板、第四螺旋板、第五螺旋板、第六螺旋板和第七螺旋板。
10.根据权利要求9所述的一种基于基片集成波导的可调滤波器结构，其特征在于，所述第一螺旋板与所述第二螺旋板之间连接有第一金属柱，所述第二螺旋板与所述第三螺旋板之间连接有第二金属柱，所述第三螺旋板与所述第四螺旋板之间连接有第三金属柱，所述第四螺旋板与所述第五螺旋板之间连接有第四金属柱，所述第五螺旋板与所述第六螺旋板之间连接有第五金属柱，所述第六螺旋板与所述第七螺旋板之间连接有第六金属柱。
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