一种具有双层结构的双频基片集成波导带通滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种具有双层结构的双频基片集成波导带通滤波器，包括构成基片集成波导的下层结构和上层结构，所述下层结构包括第一金属片、第一介质基板、第二金属片以及多个下层金属通孔；所述下层金属通孔将第二金属片围成第一谐振器和第二谐振器，所述第一谐振器加载有第一过孔，并蚀刻出第一缝隙，所述第二谐振器加载有第二过孔，并蚀刻出第二缝隙；所述上层金属通孔将第三金属片围成第三谐振器和第四谐振器，所述第三谐振器加载有第三过孔，所述第四谐振器加载有第四过孔；所述第一谐振器通过第一缝隙与第三谐振器耦合，所述第二谐振器通过第二缝隙与第四谐振器耦合。本发明专利技术的滤波器品质因数高，具有体积小、设计简单、性能好的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种具有双层结构的双频基片集成波导带通滤波器
本专利技术涉及一种基片集成波导带通滤波器，尤其是一种具有双层结构的双频基片集成波导带通滤波器，属于无线通讯领域。
技术介绍
无线通讯技术在现实社会生活中发挥着越来越重要的作用，作为无线通讯领域的重要组成部分，带通滤波器的需求也日益增加。双频带通滤波器(DB-BPF)由于在现代无线通讯系统中有广泛的应用而受到很大的关注。较早的DB-BPF是直接将两个单频BPF级联起来，这种方法对设计来说拥有更多的自由度，但是滤波器尺寸太大。另一种方法是在宽带BPF中间引入一个带阻滤波器(BSP)将通带分为两部分实现双频，这样不可避免地需要额外的调试和优化。在微带结构上常常采用阶跃阻抗谐振器(SIR)设计双频滤波器，但这种方法比较难以应用到其它的结构当中。随着双频滤波器通讯技术的不断发展，对滤波器的要求也越来越高。最近，采用基片集成波导(SubstrateIntegratedWaveguide，简称SIW)的毫米波滤波器受到很高的重视，它可以实现体积小，成本低的高性能带通滤波器。它是一种新型波导，它具有传统的金属波导品质因数高、易于设计的特点，同时也具有体积小、造价低、易加工等传统波导所没有的特点。它的这些优点，使得这种结构的滤波器被广泛应用于无线通讯系统。此外，由于具备更高的自由度，以及节省电路面积成本，多层结构也越来越受到人们的关注。据调查与了解，已经公开的现有技术如下：1)2014年，祝雷等人在IEEEMicrowaveandWirelessComponentsLetters上发表题为“DesignofaCompactDual-BandBandpassFilterUsingCoupledStepped-ImpedanceResonators”的文章中，作者提出了一种采用三节阶跃阻抗线的谐振器，通过调节谐振器之间的耦合，最终获得两个通带以及五个带外的传输零点。2)随着电路加工技术的发展和LTCC技术的出现，为了提高滤波器的技术水平提供了进一步改进方案。2010年，ShinpeiOshima等人在IEEETransactiononMicrowaveTheoryandTechniques上发表题为“Multilayerdual-bandbandpassfilterinlow-temperatureco-firedceramicsubstrateforultra-widebandapplications”的文章中，分别在低频段(3.168-4.752GHz)和高频段(6.336-9.504GHz)设计了两个含有匹配电路的宽带滤波器，并且分别在较低和较高的截止频率处产生一个传输零点，从而在通带之外产生较高的带外抑制，通带间的隔离度也达到了30dB。虽然利用这种方法设计出的滤波器性能优良，但由于LTCC技术尚未很好的普及，制作成本昂贵。3)2005年，MahbubehEsmaeili等人在IEEEMicrowaveandWirelessComponentsLetters上发表题为“Substrateintegratedwaveguidetriple-passbanddual-stopbandfilterusingsixcascadedsinglets”提出了在基片集成波导上利用六个级联的单腔体设计出一个三通带的带通滤波器，不过这种结构尺寸过大。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种结构简单、性能好，能很好地满足现代通讯系统要求的具有双层结构的双频基片集成波导带通滤波器。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种具有双层结构的双频基片集成波导带通滤波器，包括构成基片集成波导的下层结构和上层结构，所述下层结构包括第一金属片、第一介质基板、第二金属片以及多个下层金属通孔，所述上层结构包括第二介质基板、第三金属片以及多个上层金属通孔，从底部至顶部按第一金属片、第一介质基板、第二金属片、第二介质基板和第三金属片的顺序依次设置，所述第一金属片作为地板；所述下层金属通孔依次贯穿第一金属片、第一介质基板和第二金属片，并与第二介质基板接触，所述上层金属通孔依次贯穿第二介质基板和第三金属片，并与第二金属片接触；所述下层金属通孔将第二金属片围成第一谐振器和第二谐振器，所述第一谐振器加载有第一过孔，并蚀刻出第一缝隙，所述第二谐振器加载有第二过孔，并蚀刻出第二缝隙，所述第一过孔和第二过孔依次贯穿第一金属片、第一介质基板和第二金属片，并与第二介质基板接触；所述上层金属通孔将第三金属片围成第三谐振器和第四谐振器，所述第三谐振器加载有第三过孔，所述第四谐振器加载有第四过孔，所述第三过孔和第四过孔依次贯穿第二介质基板和第三金属片，并与第二金属片接触；所述第一谐振器通过第一缝隙与第三谐振器耦合，所述第二谐振器通过第二缝隙与第四谐振器耦合。作为一种优选方案，所述第一缝隙所在位置靠近第一谐振器左边的下层金属通孔，所述第二缝隙所在位置靠近第二谐振器右边的下层金属通孔，所述第一缝隙与第二缝隙关于第二金属片的中心点旋转对称。作为一种优选方案，所述第一过孔所在位置靠近第一谐振器右上方的下层金属通孔，所述第二过孔所在位置靠近第二谐振器左下方的下层金属通孔，所述第一过孔与第二过孔关于第二金属片的中心点旋转对称。作为一种优选方案，所述第三过孔所在位置靠近第三谐振器的中心处，所述第四过孔所在位置靠近第四谐振器的中心处，所述第三过孔与第四过孔关于第三金属片的中心点旋转对称。作为一种优选方案，所述第一谐振器的右侧设有第一端口，所述第二谐振器的左侧设有第二端口。作为一种优选方案，所述第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器和第四谐振器的形状均为矩形。作为一种优选方案，所述第一缝隙和第二缝隙的形状均为矩形。本专利技术相对于现有技术具有如下的有益效果：1、本专利技术的双频基片集成波导带通滤波器通过设计出两层单频带通滤波器，并在每层滤波器上加载过孔，可以实现独立控制，改变两层滤波器的频率，利用缝隙将两层滤波器耦合，使得下层可以向上层馈电，能很好地满足现代通讯系统的要求，有良好的应用前景。2、本专利技术的双频基片集成波导带通滤波器品质因数高，具有体积小、设计简单、性能好的优点，克服了传统微带双频滤波器设计自由度不够大的缺点，并解决了传统金属波导造价昂贵的问题。3、本专利技术的双频基片集成波导带通滤波器经过测量表明，具备优良的通带性能和带外抑制，同时维持滤波器的小型化特点。4、本专利技术的双频基片集成波导带通滤波器将基片集成波导推广到多层结构上，在维持小型化的基础上实现良好的滤波性能，能够应用于多频通信系统。附图说明图1为本专利技术实施例1的双频基片集成波导带通滤波器的整体侧面结构示意图。图2为本专利技术实施例1的双频基片集成波导带通滤波器的整体正面结构示意图。图3为本专利技术实施例1的双频基片集成波导带通滤波器中第二金属片的结构示意图。图4为本专利技术实施例1的双频基片集成波导带通滤波器中第三金属片的结构示意图。图5为本专利技术实施例1提取出的品质因数Q值和耦合系数K值的曲线图。图6为本专利技术实施例1的双频基片集成波导带通滤波器上层与下层的仿真曲线图。图7为本专利技术实施例1的双频基片集成波导带通滤波器等效拓扑结构图。图8为本专利技术实施例1的双频基片集成波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有双层结构的双频基片集成波导带通滤波器，其特征在于：包括构成基片集成波导的下层结构和上层结构，所述下层结构包括第一金属片、第一介质基板、第二金属片以及多个下层金属通孔，所述上层结构包括第二介质基板、第三金属片以及多个上层金属通孔，从底部至顶部按第一金属片、第一介质基板、第二金属片、第二介质基板和第三金属片的顺序依次设置，所述第一金属片作为地板；所述下层金属通孔依次贯穿第一金属片、第一介质基板和第二金属片，并与第二介质基板接触，所述上层金属通孔依次贯穿第二介质基板和第三金属片，并与第二金属片接触；所述下层金属通孔将第二金属片围成第一谐振器和第二谐振器，所述第一谐振器加载有第一过孔，并蚀刻出第一缝隙，所述第二谐振器加载有第二过孔，并蚀刻出第二缝隙，所述第一过孔和第二过孔依次贯穿第一金属片、第一介质基板和第二金属片，并与第二介质基板接触；所述上层金属通孔将第三金属片围成第三谐振器和第四谐振器，所述第三谐振器加载有第三过孔，所述第四谐振器加载有第四过孔，所述第三过孔和第四过孔依次贯穿第二介质基板和第三金属片，并与第二金属片接触；所述第一谐振器通过第一缝隙与第三谐振器耦合，所述第二谐振器通过第二缝隙与第四谐振器耦合。...

【技术特征摘要】
1.一种具有双层结构的双频基片集成波导带通滤波器，其特征在于：包括构成基片集成波导的下层结构和上层结构，所述下层结构包括第一金属片、第一介质基板、第二金属片以及多个下层金属通孔，所述上层结构包括第二介质基板、第三金属片以及多个上层金属通孔，从底部至顶部按第一金属片、第一介质基板、第二金属片、第二介质基板和第三金属片的顺序依次设置，所述第一金属片作为地板；所述下层金属通孔依次贯穿第一金属片、第一介质基板和第二金属片，并与第二介质基板接触，所述上层金属通孔依次贯穿第二介质基板和第三金属片，并与第二金属片接触；所述下层金属通孔将第二金属片围成第一谐振器和第二谐振器，所述第一谐振器加载有第一过孔，并蚀刻出第一缝隙，所述第二谐振器加载有第二过孔，并蚀刻出第二缝隙，所述第一过孔和第二过孔依次贯穿第一金属片、第一介质基板和第二金属片，并与第二介质基板接触；所述上层金属通孔将第三金属片围成第三谐振器和第四谐振器，所述第三谐振器加载有第三过孔，所述第四谐振器加载有第四过孔，所述第三过孔和第四过孔依次贯穿第二介质基板和第三金属片，并与第二金属片接触；所述第一谐振器通过第一缝隙与第三谐振器耦合，所述第二谐振器通过第二缝隙与第四谐振器耦合。2.根据权利要求1所述的一种具有双层结构的双频基片集成波导带通滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪凯，陈志涵，王世伟，郭在成，褚庆昕，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44