WO2014169419A1 - 波导滤波器 - Google Patents

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resonant cavity
metal layer
dielectric substrate
metal
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程钰间
张传安
陈一
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华为技术有限公司
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    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/207—Hollow waveguide filters
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    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/207—Hollow waveguide filters
    • H01P1/208—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure
    • H01P1/2088—Integrated in a substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/02—Coupling devices of the waveguide type with invariable factor of coupling
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    • H01P5/02—Coupling devices of the waveguide type with invariable factor of coupling
    • H01P5/022—Transitions between lines of the same kind and shape, but with different dimensions
    • H01P5/024—Transitions between lines of the same kind and shape, but with different dimensions between hollow waveguides
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/06—Cavity resonators
    • H01P7/065—Cavity resonators integrated in a substrate

Definitions

  • a waveguide is a device used to transmit electromagnetic waves in the radio field such as radio communication, radar, navigation, etc. It is a basic circuit unit in a circuit system. Usually, there are multiple waveguides in the circuit system, so the transition between the waveguide and the waveguide or between the waveguide and other sub-circuits is required, and if a filter having a frequency selection function, that is, a waveguide filter, is formed in the switching process, it can be to some extent Reduce the number of filters in the circuit system.
  • Waveguide filters commonly used in microwave millimeter wave circuits include metal waveguide based filters and filters based on planar circuits such as microstrip lines and coplanar lines.
  • Filters based on metal waveguides generally have the advantages of high Q value (Qua ty ty t ac t or quality factor), low loss, and good selectivity.
  • Filters based on planar circuit technology such as microstrip lines and coplanar lines have the characteristics of easy integration with active circuits.
  • the filter based on the substrate integrated waveguide has the advantages of easy integration of the planar circuit, convenient fabrication, and the like, and has excellent performance similar to that of the metal waveguide filter.
  • the above-mentioned waveguides constituting the filter are usually disposed in the same layer circuit, and when applied to the multilayer circuit, it is generally required to add another transition structure to realize interlayer conversion, which invisibly increases the complexity of the circuit structure and Circuit loss.
  • the first waveguide includes a dielectric substrate, the upper surface of the dielectric substrate is covered with a first metal layer, and the lower surface of the dielectric substrate is covered with a second metal And a plurality of metallized via holes penetrating the first metal layer, the dielectric substrate and the second metal layer in the dielectric substrate, the dielectric substrate, the plurality of a metalized via, the first metal layer and the second metal layer form the first resonant cavity;
  • the second waveguide is an upper hollow metal waveguide, the second metal layer and the second waveguide An internal cavity forms the second resonant cavity;
  • the metal isolation layer is the second metal layer.
  • the second waveguide includes a second dielectric substrate, the upper surface of the second dielectric substrate is covered with a third metal layer, and the lower surface of the second dielectric substrate is covered with a fourth metal layer, and
  • the second dielectric substrate is provided with a plurality of second metallized through holes penetrating the third metal layer, the second dielectric substrate and the fourth metal layer, the second dielectric substrate, The plurality of second metallized vias, the third metal layer and the fourth metal layer form the second resonant cavity;
  • the metal isolation layer is the second metal layer and the third metal layer.
  • the first waveguide further includes a first power feeding portion and a first feeding window that are connected to each other, where a feeding window is located on a sidewall of the first resonant cavity, the first feeding portion is a waveguide segment on the first waveguide, and the first feeding portion passes through the first feeding window
  • the first resonant cavity is connected;
  • the second waveguide further includes a second feeding portion and a second feeding window that are in communication with each other, and the second feeding window is located on a sidewall of the second resonant cavity
  • the second feeding portion is a waveguide segment on the second waveguide, and the second feeding portion is connected to the second resonant cavity through the second feeding window.
  • the first feed window is parallel to the second feed window, and a center of the first resonant cavity
  • the angle between the line connecting the center of the second cavity and the direction perpendicular to the first feed window is ⁇ , 90° > ⁇ > 45°.
  • a width of the first power feeding portion and the second power feeding portion is greater than a width corresponding to a cutoff frequency.
  • the first waveguide and the second waveguide are separated by a metal isolation layer, the first waveguide forms a first resonant cavity, and the second waveguide forms a second resonant cavity, a first resonant cavity and a second
  • the resonant cavities overlap each other and a coupling groove is disposed on the metal isolation layer of the overlapping region, so that the first resonant cavity and the second resonant cavity disposed above and below are coupled and coupled by a coupling groove formed in an overlapping region of the two, while the first waveguide and the first waveguide
  • the second waveguide also realizes switching and forming a waveguide filter through the coupling groove, and no other transition structure is added during the switching process, and the circuit structure is relatively Simple, low circuit losses.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of a waveguide filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic structural view of the first waveguide shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a schematic structural view of the second waveguide shown in FIG. 1;
  • FIG. 4 is another schematic structural diagram of a waveguide filter according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 5 is a plan view of the waveguide filter shown in Fig. 1.
  • an embodiment of the present invention provides a waveguide filter including an upper first waveguide 1 and a lower second waveguide 2, and the first waveguide 1 and the second waveguide 2 pass
  • the metal isolation layers are spaced apart, the first waveguide 1 forms a first resonant cavity 1 1 , and the second waveguide 2 forms a second resonant cavity 2 1 , the first resonant cavity 1 1 and the second resonant cavity 2 1 overlap each other and in an overlapping region M
  • a coupling groove 3 is provided on the metal isolation layer.
  • the first waveguide 1 and the second waveguide 2 are separated by a metal isolation layer, the first waveguide 1 forms a first resonant cavity 1 1 and the second waveguide 2 forms a second resonant cavity 2 1
  • the first resonant cavity 1 1 and the second resonant cavity 2 1 overlap each other and a coupling groove 3 is disposed on the metal isolation layer of the overlapping region M, so the first resonant cavity 1 1 and the second resonance are disposed above and below
  • the cavity 2 1 is coupled and coupled by a coupling groove 3 which is opened in the overlapping area of the two, and the first waveguide 1 and the second waveguide 2 are also transferred through the coupling groove 3, and no other transition structure is added during the switching process.
  • the circuit structure is relatively simple and the circuit loss is low.
  • first resonant cavity and the second resonant cavity determines the shape of the overlapping region, wherein the first resonant cavity and the second resonant cavity have the following positional relationship:
  • the first waveguide and the second waveguide may be the same type of waveguide or different types of waveguides.
  • the shape, size and positional relationship of the specific first cavity and the second cavity need to be determined by the simulation results obtained by the simulation software, and the conditions depended on the simulation include the working mode of the filter (for example, the main mode or the dual mode).
  • the first resonant cavity and the second resonant cavity are both circular.
  • TM1 10 is a type of resonant cavity resonance mode, which represents the electromagnetic field distribution of higher-order modes in a circular waveguide resonator).
  • the coupling groove 3 is disposed at a central position of the overlapping region, and the extending direction of the coupling groove 3 is opposite to the center 01 of the first resonant cavity 11 and the center 02 of the second resonant cavity 2 1
  • the connection is vertical. This is because the closer to the center of the overlap region, the larger the coupling coefficient of the filter, and the greater the energy coupling between the resonators of the filter. In the actual design, simulation software is needed to optimize the size and position of the coupling groove to achieve the theoretically required coupling coefficient.
  • the first waveguide 1 further includes a first feeding portion 12 and a first feeding window 13 that are in communication with each other, and the first feeding window 13 is on the side wall of the first resonant cavity 1 1 .
  • the first feeding portion 12 is a first waveguide segment on the first waveguide 1, and the first feeding portion 12 is connected to the first resonant cavity 11 through the first feeding window 13;
  • the second waveguide 2 further includes interconnecting a second feeding portion 22 and a second feeding window 23, the second feeding window 23 is disposed on a sidewall of the second resonant cavity 21, and the second feeding portion 22 is a second disposed on the second waveguide 2.
  • the waveguide section, the second feed portion 22 is connected to the second resonant cavity 21 through the second feed window 23.
  • the filter can be fed from the first feeding portion or the second feeding portion.
  • the electromagnetic wave passes through the first feeding window, the first resonant cavity, the second resonant cavity, and finally Output from the second power feeder via the second feed window.
  • the electromagnetic wave passes through the second feeding window, the second resonant cavity, the first resonant cavity, and finally is output from the first power feeding portion via the first feeding window.
  • the present invention is not limited thereto, and the first feeding window may be disposed on the upper surface of the first resonant cavity, and the second feeding window may be disposed on the lower surface of the second resonant cavity, so that the upper portion of the filter may be Or bottom feed.
  • the widths of the first power feeding portion and the second power feeding portion in the above embodiment are preferably greater than the width corresponding to the cutoff frequency to ensure the purity of the filtering.
  • the first feeding window is parallel to the second feeding window, and the angle between the center of the first resonant cavity and the center of the second resonant cavity and the direction perpendicular to the first feeding window is ⁇ , 90° > ⁇ > 45 0 ⁇
  • ⁇ 90° > ⁇ > 45 0 ⁇
  • the metal waveguide-based filter and the substrate-based integrated waveguide-based filter generally have advantages of high Q value (Qua ty f ac t or quality factor), low loss, and good selectivity.
  • the filter based on the substrate integrated waveguide also has the advantages of easy integration and convenient fabrication of the planar circuit, and is very suitable for the design and mass production of the microwave millimeter wave integrated circuit. Therefore, the first waveguide in the above embodiment may be a substrate integrated waveguide or a metal waveguide, and the second waveguide may also Integrate a waveguide or a metal waveguide for the substrate.
  • the specific combination transfer form is:
  • the first waveguide is a substrate integrated waveguide, and when the second waveguide is a metal waveguide, the two are formed into a waveguide filter as shown in FIG.
  • the first waveguide is preferably the substrate integrated waveguide shown in FIG. 2, which includes the dielectric substrate 10 and the first metal layer 10a covering the upper surface of the dielectric substrate 10 and the second covering the lower surface of the dielectric substrate 10. a metal layer 10b, and a plurality of metallized via holes 10c penetrating through the first metal layer 10a, the dielectric substrate 10, and the second metal layer 10b, the dielectric substrate 10, the metallized via hole 10c, and the dielectric substrate 10
  • the first metal layer 10a and the second metal layer 10b form the first resonant cavity 11.
  • the second waveguide is preferably an upper hollow metal waveguide as shown in Fig. 3, and the second metal layer 10b and the cavity inside the second waveguide form a second resonant cavity 21.
  • the metallized through hole 10c can be fabricated by using a common printed circuit board (PCB) process.
  • PCB printed circuit board
  • first waveguide and the second waveguide are mechanically fixed by bolts or conductive glue or the like.
  • the combined result is that the upper substrate integrated waveguide and the lower metal waveguide are separated by the second metal layer 10b, i.e., the metal isolation layer, and the first cavity and the second cavity are coupled by coupling grooves.
  • the substrate integrated waveguide and the metal waveguide are transferred through the coupling groove to form a waveguide filter as shown in FIG. 1, and at the same time, the switching between different types of waveguides is realized, and the switching structure is simple.
  • both the first waveguide and the second waveguide are substrate integrated waveguides, the two form a waveguide filter as shown in FIG. 4 after switching.
  • the first waveguide 1 includes a first dielectric substrate 10, and an upper surface of the first dielectric substrate 10 is covered with a first metal layer 101, and a lower surface of the first dielectric substrate 10 is covered.
  • the first metal layer 101 and the second metal layer 102 form the first resonant cavity 11.
  • the second waveguide 2 includes a second dielectric substrate 20, the upper surface of the second dielectric substrate 20 is covered with a third metal layer 201, and the lower surface of the second dielectric substrate 20 is covered with a fourth a metal layer 202, and a plurality of second metallizations passing through the third metal layer 201, the second dielectric substrate 20, and the fourth metal layer 202 are disposed in the second dielectric substrate 20.
  • the hole 203, the second dielectric substrate 20, the plurality of second metallized vias 203, the third metal layer 201, and the fourth metal 202 layer form the second resonant cavity 21.
  • the metal isolation layer is the second metal layer 102 and the third metal layer 201.
  • the specific switching method of the first waveguide and the second waveguide is:
  • a coupling groove 3 is formed at a corresponding position on the second metal layer 102 of the lower surface of the first waveguide 1 and the third metal layer 201 of the upper surface of the second waveguide 2, the coupling groove is through the second metal layer 102 and the third Metal layer 201.
  • the two substrate integrated waveguides are stacked and closely attached.
  • the two substrates are mechanically fixed by means of bolts or conductive glue.
  • the combined result is that the first waveguide and the second waveguide are separated by the second metal layer of the lower surface of the first waveguide and the third metal layer of the upper surface of the second waveguide, and the first resonant cavity and the second resonant cavity are coupled by The slots are coupled together.
  • the first waveguide and the second waveguide are switched by the coupling groove to form a waveguide filter as shown in FIG. 4, and the switching between the same types of waveguides is realized, and the switching structure is simple.
  • the first waveguide and the second waveguide are both transfer structures of the metal waveguide.
  • the first waveguide is a hollow metal waveguide, and an inner cavity thereof forms the first resonant cavity;
  • the second waveguide is an upper hollow metal waveguide, a metal layer of a lower surface of the first waveguide, and a cavity inside the second waveguide forms the second resonant cavity;
  • the metal isolation layer is a metal layer of a lower surface of the first waveguide.
  • the specific switching method of the first waveguide and the second waveguide is: First, the metal layer on the upper surface of the hollow metal waveguide is removed (or the metal waveguide is directly processed into an upper hollow structure during fabrication) to obtain a second waveguide; and the metal layer on the lower surface of the first waveguide (ie, the hollow metal waveguide) A coupling groove is provided at the corresponding position on the upper side.
  • the two metal waveguides are then stacked together and snugly attached.
  • the two metal waveguides are mechanically fixed by bolts or conductive glue.
  • the first resonant cavity and the second resonant cavity are then separated by a layer of metal and coupled by a coupling slot formed in the metal layer.
  • the first waveguide and the second waveguide are switched to form a waveguide filter through the coupling slot, and the switching between the same types of waveguides is realized, and the switching structure is simple.
  • the first waveguide is a metal waveguide
  • the second waveguide is a transfer structure when the substrate is integrated with a waveguide.
  • the transition structure and the first waveguide are substrate integrated waveguides, and the second waveguide is similar to the metal waveguide switching structure except that the first resonant cavity is a lower hollow metal waveguide.

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明实施例公开了一种波导滤波器，涉及无线通信技术，本发明的波导滤波器通过不同层电路中的波导间的转接构成，电路结构相对简单。本发明的波导滤波器包括上层的第一波导和下层的第二波导，第一波导和第二波导通过金属隔离层隔开，所述第一波导形成第一谐振腔，所述第二波导形成第二谐振腔，第一谐振腔和第二谐振腔相互重叠且在重叠区域的金属隔离层上设有耦合槽。

Description

波导滤波器 技术领域
本发明涉及无线通信技术领域， 尤其涉及一种波导滤波器。 背景技术
波导， 是在无线电通讯、 雷达、 导航等无线电领域中用来传输电磁波 的装置，它是电路系统中基本的电路单元。通常电路系统中具有多个波导， 因此波导与波导间或波导与其它子电路间需要转接，而如果在转接过程中 构成具有选频功能的滤波器即波导滤波器，就能在一定程度上减少电路系 统中滤波器的数量。
微波毫米波电路中常用的波导滤波器有基于金属波导的滤波器和基 于微带线、共面线等平面电路的滤波器。基于金属波导的滤波器通常具有 高 Q值 （Qua l i ty f ac t or品质因数）、 低损耗、 选择性较好等优点。 基于 微带线、 共面线等平面电路技术的滤波器具有与有源电路易集成的特点。 基于基片集成波导的滤波器具有平面电路的易集成、 制作方便等优点， 又 具有与金属波导滤波器近似的优良性能。
但上述构成滤波器的波导通常设置在同一层电路中，将其应用到多层 电路时， 一般需要增加另外的过渡结构来实现层间的转换， 这无形当中就 增加了电路结构的复杂性和电路损耗。 发明内容
本发明的实施例提供一种波导滤波器，以解决其应用在不同层电路中 造成的电路结构复杂和电路损耗高的问题。
为达到上述目的， 本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明第一方面提供了一种波导滤波器，该波导滤波器包括上层的第 一波导和下层的第二波导， 第一波导和第二波导通过金属隔离层隔开， 所 述第一波导形成第一谐振腔， 所述第二波导形成第二谐振腔， 所述第一谐 振腔和所述第二谐振腔相互重叠且在重叠区域的金属隔离层上设有耦合 槽。
在第一种可能的实现方式中， 所述第一波导包括介质基片， 在所述介 质基片的上表面覆盖有第一金属层，在所述介质基片的下表面覆盖有第二 金属层， 且在所述介质基片中设有贯通所述第一金属层、 所述介质基片和 所述第二金属层的多个金属化通孔，所述介质基片、所述多个金属化通孔、 所述第一金属层和所述第二金属层形成所述第一谐振腔；所述第二波导为 上部镂空的金属波导，所述第二金属层和所述第二波导内部的腔体形成所 述第二谐振腔； 所述金属隔离层为所述第二金属层。
在第二种可能的实现方式中， 所述第一波导包括第一介质基片， 在所 述第一介质基片的上表面覆盖有第一金属层，在所述第一介质基片的下表 面覆盖有第二金属层， 且在所述第一介质基片中设有贯通所述第一金属 层、 所述第一介质基片和所述第二金属层的多个第一金属化通孔， 所述第 一介质基片、 所述多个第一金属化通孔、 所述第一金属层和所述第二金属 层形成所述第一谐振腔；
所述第二波导包括第二介质基片，在所述第二介质基片的上表面覆盖 有第三金属层， 在所述第二介质基片的下表面覆盖有第四金属层， 且在所 述第二介质基片中设有贯通所述第三金属层、所述第二介质基片和所述第 四金属层的多个第二金属化通孔， 所述第二介质基片、 所述多个第二金属 化通孔、 所述第三金属层和所述第四金属层形成所述第二谐振腔；
所述金属隔离层为所述第二金属层和所述第三金属层。
在第三种可能的实现方式中， 所述第一波导为中空的金属波导， 其内 部的腔体形成所述第一谐振腔； 所述第二波导为上部镂空的金属波导， 所 述第一波导下表面的金属层和所述第二波导内部的腔体形成所述第二谐 振腔； 所述金属隔离层为所述第一波导下表面的金属层。
结合第一方面、 第一方面的第一种可能的实现方式、 第一方面的第二 种可能的实现方式或第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的 实现方式中， 所述第一谐振腔和所述第二谐振腔均为圓形。
结合第一方面的第四种可能的实现方式， 在第五种可能的实现方式 中， 所述耦合槽位于所述重叠区域的中心位置， 且所述耦合槽的延伸方向 与所述第一谐振腔的圓心和所述第二谐振腔的圓心的连线垂直。
结合第一方面、 第一方面的第一种可能的实现方式、 第一方面的第二 种可能的实现方式、 第一方面的第三种可能的实现方式、 第一方面的第四 种可能的实现方式或第一方面的第五种可能的实现方式，在第六种可能的 实现方式中， 所述第一波导还包括相互连通的第一馈电部和第一馈电窗 口， 所述第一馈电窗口位于所述第一谐振腔的侧壁上， 所述第一馈电部为 所述第一波导上的波导段，所述第一馈电部通过所述第一馈电窗口与所述 第一谐振腔相连；所述第二波导还包括相互连通的第二馈电部和第二馈电 窗口， 所述第二馈电窗口位于所述第二谐振腔的侧壁上， 所述第二馈电部 为所述第二波导上的波导段，所述第二馈电部通过所述第二馈电窗口与所 述第二谐振腔相连。
结合第一方面的第六种可能的实现方式， 在第七种可能的实现方式 中， 所述第一馈电窗口与所述第二馈电窗口平行， 所述第一谐振腔的圓心 与所述第二谐振腔的圓心的连线与垂直于所述第一馈电窗口的方向的夹 角为 α , 90° > α > 45°。
结合第一方面的第七种可能的实现方式， 在第八种可能的实现方式 中， 所述第一馈电部和所述第二馈电部的宽度大于截止频率对应的宽度。
本发明实施例提供的波导滤波器，由于第一波导和第二波导通过金属 隔离层隔开， 第一波导形成第一谐振腔， 第二波导形成第二谐振腔， 第一 谐振腔和第二谐振腔相互重叠且在重叠区域的金属隔离层上设有耦合槽， 因此上下设置的第一谐振腔与第二谐振腔便通过开设在二者重叠区域的 耦合槽耦合相连，同时第一波导和第二波导也就通过该耦合槽实现了转接 并形成波导滤波器， 在转接过程中没有增加其它过渡结构， 电路结构相对 简单， 电路损耗低。
附图说明 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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员 来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附 图。
图 1为本发明实施例提供的波导滤波器的结构示意图；
图 2为图 1所示第一波导的结构示意图；
图 3为图 1所示第二波导的结构示意图；
图 4为本发明实施例提供的波导滤波器的另一结构示意图；
图 5为图 1所示的波导滤波器的俯视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进 行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没 有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护 的范围。
如图 1和图 4所示， 本发明实施例提供了一种波导滤波器， 该波导滤 波器包括上层的第一波导 1和下层的第二波导 2 , 第一波导 1和第二波导 2通过金属隔离层隔开， 第一波导 1形成第一谐振腔 1 1 , 第二波导 2形成 第二谐振腔 2 1 ,第一谐振腔 1 1和第二谐振腔 2 1相互重叠且在重叠区域 M 的金属隔离层上设有耦合槽 3。
本发明实施例提供的波导滤波器，由于第一波导 1和第二波导 2通过 金属隔离层隔开， 第一波导 1形成第一谐振腔 1 1 , 第二波导 2形成第二 谐振腔 2 1 , 第一谐振腔 1 1和第二谐振腔 2 1相互重叠且在重叠区域 M的 金属隔离层上设有耦合槽 3 , 因此上下设置的第一谐振腔 1 1 与第二谐振 腔 2 1便通过开设在二者重叠区域的耦合槽 3耦合相连， 同时第一波导 1 和第二波导 2也就通过该耦合槽 3实现了转接，在转接过程中没有增加其 它过渡结构， 电路结构相对简单， 电路损耗低。
可以理解的是， 上述实施例中也可以为第一波导在下层， 第二波导在 上层，而且第一波导和第二波导可以通过螺栓或导电胶等方式实现机械固 定。
另外针对上述实施例还需要说明的是，第一谐振腔与第二谐振腔的位 置关系决定了重叠区域的形态，其中第一谐振腔与第二谐振腔存在以下位 置关系：
A、 完全重合， 即第一谐振腔和第二谐振腔大小和形状完全相同， 从 上向下看完全重合，此时重叠区域为第一谐振腔或第二谐振腔所覆盖的区 域， 这一般适用于第一波导和第二波导为同类型的波导。
B、 相互交叉， 即如图 1所示， 第一谐振腔 1 1和第二谐振腔 21交叉 重叠， 重叠区域即为第一谐振腔 1 1与第二谐振腔 21 同时覆盖的区域 M , 这对第一波导和第二波导为同类型波导或不同类型波导均可。
具体第一谐振腔和第二谐振腔的形状、大小以及位置关系需要通过仿 真软件获得的仿真结果确定，仿真时所依赖的条件包括该滤波器的工作模 式 （例如主模模式或双模模式）， 允许通过的电磁波的频率范围以及第一 谐振腔与第二谐振腔的耦合系数等。
优选的， 所述第一谐振腔和所述第二谐振腔均为圓形。 这样可以使该 滤波器工作在 TM1 1 0模式（TM1 1 0是谐振腔谐振模式的一种， 在圓波导谐 振腔中， 其表示高次模的电磁场分布情况）。
优选的， 如图 5所示， 耦合槽 3设在所述重叠区域的中心位置， 且耦 合槽 3的延伸方向与第一谐振腔 1 1的圓心 01和第二谐振腔 2 1的圓心 02 的连线垂直。 这是因为越靠近重叠区域的中心位置， 滤波器的耦合系数越 大， 滤波器的谐振腔之间的能量耦合越大。 在实际设计中， 需要用仿真软 件优化耦合槽的大小和位置， 以达到理论上需要的耦合系数。 同样， 耦合 槽 3 的延伸方向与第一谐振腔 1 1 的圓心 01 和第二谐振腔 21 的圓心 02 的连线垂直更有利于两个波导间能量的耦合传输及耦合系数的确定。
如图 1-图 5所示， 第一波导 1还包括相互连通的第一馈电部 12和第 一馈电窗口 1 3 , 第一馈电窗口 1 3在第一谐振腔 1 1 的侧壁上， 第一馈电 部 12 为第一波导 1 上的第一波导段， 第一馈电部 12通过第一馈电窗口 1 3与第一谐振腔 11相连； 第二波导 2还包括相互连通的第二馈电部 22 和第二馈电窗口 23 , 第二馈电窗口 23设在第二谐振腔 21 的侧壁上， 第 二馈电部 22为设在第二波导 2上的第二波导段，第二馈电部 22通过第二 馈电窗口 23与第二谐振腔 21相连。这样该滤波器可以从第一馈电部或第 二馈电部馈电， 当从第一馈电部馈电时， 电磁波经过第一馈电窗口、 第一 谐振腔、 第二谐振腔， 最后经第二馈电窗口从第二馈电部输出。 当从第二 馈电部馈电时， 电磁波经过第二馈电窗口、 第二谐振腔、 第一谐振腔， 最 后经第一馈电窗口从第一馈电部输出。 当然本发明并不局限于此， 也可以 将第一馈电窗口设置在第一谐振腔的上表面，将第二馈电窗口设置在第二 谐振腔的下表面， 这样可以从滤波器的上部或底部馈电。
其中，上述实施例中的第一馈电部和第二馈电部的宽度优选大于截止 频率对应的宽度， 以保证滤波的纯净性。
优选的， 第一馈电窗口与第二馈电窗口平行， 第一谐振腔的圓心与第 二谐振腔的圓心的连线与垂直于第一馈电窗口的方向的夹角为 α , 90° > α > 450 ο 这样有利于激励双模， 使滤波器工作在双模模式。 当第一谐振 腔与第二谐振腔为完全重合的关系时， 圓心 01与圓心 02重合， 此时就需 要相应调节第一馈电窗口与第二馈电窗口的位置关系来激励双模。
另外，由于基于金属波导的滤波器和基于基片集成波导的滤波器通常 具有高 Q值 （Qua l i ty f ac t or 品质因数）、 低损耗、 选择性较好等优点。 而且基于基片集成波导的滤波器还具有平面电路的易集成、制作方便等优 点， 非常适合微波毫米波集成电路的设计和大批量生产。 因此上述实施例 中的所述第一波导可以为基片集成波导或金属波导，所述第二波导也可以 为基片集成波导或金属波导。 具体组合转接形式为：
一、 第一波导为基片集成波导， 第二波导为金属波导时， 二者在转接 后形成图 1所示的波导滤波器。
此时第一波导优选为图 2 所示的基片集成波导， 它包括介质基片 10 和覆盖在介质基片 10上表面的第一金属层 10a和覆盖在介质基片 10下表 面的第二金属层 10b, 且在介质基片 10中设有贯通第一金属层 10a、介质 基片 10和第二金属层 10b的多个金属化通孔 10c, 介质基片 10、 金属化 通孔 10c和第一金属层 10a、 第二金属层 10b形成第一谐振腔 11。 第二波 导优选为图 3所示的上部镂空的金属波导，第二金属层 10b和所述第二波 导内部的腔体形成第二谐振腔 21。 其中， 金属化通孔 10c可以利用普通 印制电路板 （PCB, Print Circuit Panel ) 工艺制作。
本实施例中第一波导和第二波导在转接时的具体转接方法可以为： 首先， 将中空的金属波导上表面的金属层去掉（也可以像如图 3所示 那样直接将金属波导加工成上部镂空的结构）， 并在基片集成波导下表面 的第二金属层 10b上的相应位置开设耦合槽 3 (耦合槽可以利用普通印制 电路板工艺制作）。
然后， 将基片集成波导叠放在金属波导上并使二者紧密贴合。
最后， 通过螺栓或导电胶等方式将第一波导和第二波导机械固定。 组合后的结果是：上层的基片集成波导和下层的金属波导通过第二金 属层 10b, 即金属隔离层隔开， 并且第一谐振腔和第二谐振腔通过耦合槽 耦合相连。 这样基片集成波导和金属波导通过耦合槽实现转接形成如图 1 所示的波导滤波器， 同时实现了不同类型波导间的转接， 转接结构简单。
二、 第一波导和第二波导均为基片集成波导时， 二者在转接后形成如 图 4所示的波导滤波器。
此时， 所述第一波导 1 包括第一介质基片 10, 在所述第一介质基片 10的上表面覆盖有第一金属层 101, 在所述第一介质基片 10的下表面覆 盖有第二金属层 102, 且在所述第一介质基片 10 中设有贯通所述第一金 属层 101、 所述第一介质基片 10和所述第二金属层 102 的多个第一金属 化通孔 103, 所述第一介质基片 10、 所述多个第一金属化通孔 103、 所述 第一金属层 101和所述第二金属层 102形成所述第一谐振腔 11。
所述第二波导 2包括第二介质基片 20, 在所述第二介质基片 20的上 表面覆盖有第三金属层 201, 在所述第二介质基片 20 的下表面覆盖有第 四金属层 202,且在所述第二介质基片 20中设有贯通所述第三金属层 201、 所述第二介质基片 20和所述第四金属层 202的多个第二金属化通孔 203, 所述第二介质基片 20、 所述多个第二金属化通孔 203、 所述第三金属层 201和所述第四金属 202层形成所述第二谐振腔 21。
这样所述金属隔离层为所述第二金属层 102和所述第三金属层 201。 第一波导和第二波导的具体转接方法为：
首先，在第一波导 1下表面的第二金属层 102与第二波导 2上表面的 第三金属层 201上的相应位置开设耦合槽 3, 该耦合槽是贯通第二金属层 102和第三金属层 201的。
然后， 将两个基片集成波导叠放在一起并紧密贴合。
最后， 通过螺栓或导电胶等方式将两个基片集成波导机械固定。
组合后的结果是：第一波导和第二波导通过第一波导下表面的第二金 属层和第二波导上表面的第三金属层隔开，且第一谐振腔和第二谐振腔通 过耦合槽耦合相连。这样第一波导和第二波导便通过该耦合槽实现转接形 成如图 4所示的波导滤波器， 实现了相同类型波导间的转接， 转接结构简 单。
三、 第一波导和第二波导均为金属波导时的转接结构。
此时， 所述第一波导为中空的金属波导， 其内部的腔体形成所述第一 谐振腔； 所述第二波导为上部镂空的金属波导， 所述第一波导下表面的金 属层和所述第二波导内部的腔体形成所述第二谐振腔；所述金属隔离层为 所述第一波导下表面的金属层。
第一波导和第二波导的具体转接方法为： 首先将中空的金属波导上表面的金属层去掉（或者在制作时直接将金 属波导加工成上部镂空结构）， 获得第二波导； 并在第一波导 （即中空的 金属波导） 下表面的金属层上的相应位置开设耦合槽。
然后将两个金属波导叠放在一起并紧密贴合。
最后通过螺栓或导电胶等方式将两个金属波导机械固定。则第一谐振 腔和第二谐振腔通过一层金属层隔开并通过开设在该金属层上的耦合槽 耦合相连。这样第一波导和第二波导便通过该耦合槽实现转接形成波导滤 波器， 实现了相同类型波导间的转接， 转接结构简单。
四、 第一波导为金属波导、 第二波导为基片集成波导时的转接结构。 该转接结构和第一波导为基片集成波导，第二波导为金属波导的转接结构 类似， 其不同之处在于将第一谐振腔为下部镂空的金属波导。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 可 轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此， 本发 明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种波导滤波器， 其特征在于， 包括上层的第一波导和下层的第二 波导， 第一波导和第二波导通过金属隔离层隔开， 所述第一波导形成第一 谐振腔， 所述第二波导形成第二谐振腔， 所述第一谐振腔和所述第二谐振 腔相互重叠且在重叠区域的金属隔离层上设有耦合槽。
2、 根据权利要求 1所述的波导滤波器， 其特征在于，
所述第一波导包括介质基片， 在所述介质基片的上表面覆盖有第一金 属层， 在所述介质基片的下表面覆盖有第二金属层， 且在所述介质基片中 设有贯通所述第一金属层、 所述介质基片和所述第二金属层的多个金属化 通孔， 所述介质基片、 所述多个金属化通孔、 所述第一金属层和所述第二 金属层形成所述第一谐振腔；
所述第二波导为上部镂空的金属波导， 所述第二金属层和所述第二波 导内部的腔体形成所述第二谐振腔；
所述金属隔离层为所述第二金属层。
3、 根据权利要求 1所述的波导滤波器， 其特征在于，
所述第一波导包括第一介质基片， 在所述第一介质基片的上表面覆盖 有第一金属层， 在所述第一介质基片的下表面覆盖有第二金属层， 且在所 述第一介质基片中设有贯通所述第一金属层、 所述第一介质基片和所述第 二金属层的多个第一金属化通孔， 所述第一介质基片、 所述多个第一金属 化通孔、 所述第一金属层和所述第二金属层形成所述第一谐振腔；
所述第二波导包括第二介质基片， 在所述第二介质基片的上表面覆盖 有第三金属层， 在所述第二介质基片的下表面覆盖有第四金属层， 且在所 述第二介质基片中设有贯通所述第三金属层、 所述第二介质基片和所述第 四金属层的多个第二金属化通孔， 所述第二介质基片、 所述多个第二金属 化通孔、 所述第三金属层和所述第四金属层形成所述第二谐振腔；
所述金属隔离层为所述第二金属层和所述第三金属层。
4、 根据权利要求 1所述的波导滤波器， 其特征在于， 所述第一波导为中空的金属波导，其内部的腔体形成所述第一谐振腔； 所述第二波导为上部镂空的金属波导， 所述第一波导下表面的金属层 和所述第二波导内部的腔体形成所述第二谐振腔；
所述金属隔离层为所述第一波导下表面的金属层。
5、 根据权利要求 1-4中任一项所述的波导滤波器， 其特征在于， 所述 第一谐振腔和所述第二谐振腔均为圓形。
6、 根据权利要求 5所述的波导滤波器， 其特征在于， 所述耦合槽位于 所述重叠区域的中心位置， 且所述耦合槽的延伸方向与所述第一谐振腔的 圓心和所述第二谐振腔的圓心的连线垂直。
7、 根据权利要求 1-6中任一项所述的波导滤波器， 其特征在于， 所述 第一波导还包括相互连通的第一馈电部和第一馈电窗口， 所述第一馈电窗 口位于所述第一谐振腔的侧壁上， 所述第一馈电部为所述第一波导上的波 导段， 所述第一馈电部通过所述第一馈电窗口与所述第一谐振腔相连； 所 述第二波导还包括相互连通的第二馈电部和第二馈电窗口， 所述第二馈电 窗口位于所述第二谐振腔的侧壁上， 所述第二馈电部为所述第二波导上的 波导段， 所述第二馈电部通过所述第二馈电窗口与所述第二谐振腔相连。
8、 根据权利要求 7所述的波导滤波器， 其特征在于， 所述第一馈电窗 口与所述第二馈电窗口平行， 所述第一谐振腔的圓心与所述第二谐振腔的 圓心的连线与垂直于所述第一馈电窗口的方向的夹角为 α , 90° > α > 45。。
9、 根据权利要求 8所述的波导滤波器， 其特征在于， 所述第一馈电部 和所述第二馈电部的宽度大于截止频率对应的宽度。
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