CN2796131Y - 多层基片集成波导椭圆响应滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多层基片集成波导椭圆响应滤波器，包括2片以上的介质基片，相邻的两介质基片间设有金属贴片，在最上的介质基片的上表面上设有金属贴片，在最下的介质基片的下表面上设有金属贴片，在介质基片上设有基片集成波导腔体，在同一片介质基片上的相邻的基片集成波导腔体之间设有耦合缝，在相邻的介质基片之间的金属贴片上设有耦合窗，在最上、最下的金属贴片上分别设有槽，在槽设有用于输入或输出的金属贴片；本实用新型具有在微波毫米波电路的设计中易于集成，结构比较紧凑，能实现高性能的频率选择性，较高的Q值，较低的损耗，几乎没有辐射等优点。

Description

多层基片集成波导椭圆响应滤波器

技术领域

本实用新型涉及一种滤波器，尤其涉及一种用于通信系统的多层基片集成波导椭圆响应滤波器。

背景技术

随着无线通信系统的快速发展，微波毫米波立体集成电路的设计受到了越来越多的关注。微波毫米波立体集成电路的设计可以通过传统的PCB或LTCC工艺实现，同时利用多层的介质基片使电路设计可以在三维方向发展，大大增加了电路设计的灵活性；它也是实现低成本、高性能、生产工艺简单、重量轻、体积小的电路系统的一个很好的选择。作为微波毫米波系统中一个不可少的部件，微波毫米波滤波器在微波毫米波系统中起着非常重要的作用。它在可以限定系统对信号在某个频段之内进行发射和接收，还可以用于系统的双工器中，作为微波毫米波天线的馈线系统的一个关键部件。微波毫米波椭圆滤波器由于具有非常好的频率选择性、较小的通带插入损耗等非常杰出的频率选择特性受到关注，同时也是很多无线通信系统的首选器件。利用微波毫米波金属波导可以制作出高Q值、低损耗、很高频率选择性的滤波器，但是这种微波毫米波滤波器首先难以加工，特别是在毫米波波段，制作这种功率分配器需要很高的加工精度；其次这种滤波器的生产成本比较昂贵；第三这种滤波器体积比较庞大，很难应用于微波、毫米波集成电路的设计之中；第四这种形式的滤波器加工完成以后需要大量的调试工作。以上特点决定了传统的微波毫米波金属波导椭圆滤波器给大量的应用于各种通信系统带来了很大的困难，同时它也不可能满足微波毫米波立体集成电路的设计的要求。

发明内容

本实用新型提供一种高频率选择性、体积小、重量轻、高Q值、低损耗、易于集成的多层基片集成波导椭圆响应滤波器，本实用新型能满足微波毫米波立体电路设计对微波毫米波滤波器的要求，有利于微波毫米波集成电路的设计。

本实用新型采用如下技术方案：

一种多层基片集成波导椭圆响应滤波器，包括2片以上的介质基片且各介质基片相互叠合，在相邻的两介质基片之间设有金属贴片，在位于最上的介质基片的上表面上设有金属贴片，在位于最下的介质基片的下表面上设有金属贴片，在介质基片上设有基片集成波导腔体，该基片集成波导腔体由金属化通孔合围构成且位于该介质基片上、下的金属贴片由金属化通孔连接，在位于同一片介质基片上的相邻的基片集成波导腔体之间设有耦合缝，在相邻的介质基片之间的金属贴片上开设有用于上下腔体耦合的耦合窗且位于分别属于各相邻介质基片的基片集成波导腔体的重叠区域，在位于最上、最下的金属贴片上分别设有槽，在槽设有用于输入或输出的金属贴片。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

多层基片集成波导椭圆响应滤波器是首先利用了基片集成波导具有高Q值、低损耗的特点，通过常用的PCB或LTCC工艺，在多层介质基片的基础上实现了多层基片集成波导，从而使得器件的尺寸更为紧凑。其次，在每层的介质基片上利用基片集成波导形成了构成了基片集成波导腔体。通过不同层的基片集成波导腔体我们构成了E面基片集成波导折叠式滤波器结构，在不同层的基片集成波导腔体之间形成不同形式的耦合，得到了具有多个传输零点的滤波特性。另外，我们在不同层的基片集成波导的输入、输出端口采用了微带线-共面波导-基片集成波导形式的耦合输出结构，使输入、输出端口很好的同每一层的基片集成波导输入输出端口匹配，在保证设计性能的前提下大大简化了输入、输出端口设计的复杂度。

本实用新型的所有结构都可利用传统的PCB或LTCC工艺实现，同时整个结构主要由多层介质基片上的一系列的金属通孔阵列所构成，从而有利于这种滤波器在微波毫米波电路设计中的集成；本实用新型的多层介质基片中的每一层基片上构成了基片集成波导，同时在不同层的基片集成波导腔之间形成了E面折叠式多层基片集成波导谐振腔结构；滤波器的输入输出采用了微带线-共面波导-基片集成波导形式的耦合结构，这种结构形式简单，易于设计。具体优点如下：

1)这种椭圆滤波器在微波毫米波电路的设计中易于集成，特别适合于现代SOP、SOC等高度集成系统中多层电路的设计与集成。这是由于这种滤波器完全在多层介质基片上利用常用的PCB或LTCC工艺实现，滤波器的主体结构均为金属通孔阵列，结构比较紧凑，从而较好的实现和其他微波毫米波电路的集成，满足现代微波毫米波立体电路设计的要求；

2)能够在指定的频带范围内实现高性能的频率选择性，同时在通带之外具有一定数目(大于两个)的传输零点。它的频率选择性能远远好于相同阶数的切比雪夫滤波器和巴特沃思滤波器；

3)这种多层基片集成波导椭圆响应滤波器具有具有较高的Q值，较低的损耗，几乎没有辐射，所以它不会对系统中其他电路造成干扰，所以它能够适合高频电路的设计。

附图说明

图1是本实用新型的结构俯视图。

图2是本实用新型金属通孔连接方式图。

图3是本实用新型的结构仰视图。

图4是本实用新型中相邻介质基片之间的金属贴片俯视图。

图5是本实用新型结构立体图。

图6是本实用新型测试结果图。

具体实施方式

一种多层基片集成波导椭圆响应滤波器，包括2片以上的介质基片11、12且各介质基片相互叠合，在相邻的两介质基片之间设有金属贴片22，在位于最上的介质基片的上表面上设有金属贴片21，在位于最下的介质基片的下表面上设有金属贴片23，在介质基片上设有基片集成波导腔体，该基片集成波导腔体由金属化通孔3合围构成且位于该介质基片上、下的金属贴片由金属化通孔3连接，在位于同一片介质基片上的相邻的基片集成波导腔体之间设有耦合缝4，在相邻的介质基片之间的金属贴片上开设有用于上下腔体耦合的耦合窗5且位于分别属于各相邻介质基片的基片集成波导腔体的重叠区域，在位于最上、最下的金属贴片21、23上分别设有槽211、231，在槽211、231设有用于输入或输出的金属贴片6、7，在本实施例中，介质基片的数量可以是2、4、5、8或11片。

本发明测试结果：

我们在4GHz频段上实现了以上介绍的多层基片集成波导椭圆响应滤波器。该多层基片集成波导椭圆响应滤波器采用了两层介质，介质基片的介电常数为2.65，每层介质基片的厚度为1mm，用来构成基片集成波导的金属通孔的直径为0.4mm，通孔之间的间距为1mm。参见图(6)测试结果(该测试结果包括了SMA接头损耗，2.4mm-SMA转接头的损耗)，整个测试结果的通带插入损耗约为-0.35dB，通带内波纹为0.3dB，带内反射损耗小于-12dB。

Claims (1)

1、一种多层基片集成波导椭圆响应滤波器，其特征在于包括2片以上的介质基片(11、12)且各介质基片相互叠合，在相邻的两介质基片之间设有金属贴片(22)，在位于最上的介质基片的上表面上设有金属贴片(21)，在位于最下的介质基片的下表面上设有金属贴片(23)，在介质基片上设有基片集成波导腔体，该基片集成波导腔体由金属化通孔(3)合围构成且位于该介质基片上、下的金属贴片由金属化通孔(3)连接，在位于同一片介质基片上的相邻的基片集成波导腔体之间设有耦合缝(4)，在相邻的介质基片之间的金属贴片上开设有用于上下腔体耦合的耦合窗(5)且位于分别属于各相邻介质基片的基片集成波导腔体的重叠区域，在位于最上、最下的金属贴片(21、23)上分别设有槽(211、231)，在槽(211、231)设有用于输入或输出的金属贴片(6、7)。

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