基于双层SIW结构的混合耦合滤波器制造技术

本发明专利技术公开了基于双层SIW结构的混合耦合滤波器，包括第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器，第一层圆形SIW谐振器包括滤波器上表面、第一介质基板和公用金属面；第二层圆形SIW谐振器包括滤波器下表面、第二介质基板和公用金属面；公用金属面加载有两个圆孔，第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器通过该公用金属面紧密结合；第一介质基板和第二介质基板内分别设置呈圆形排列的金属化过孔，依次实现第一圆形谐振腔和第二圆形谐振腔；滤波器上表面包括第一微带线转共面波导馈电结构；滤波器下表面包括第二微带线转共面波导馈电结构。本发明专利技术为垂直结构的直线拓扑滤波器，具有灵活可控的传输零点，能起到提高选择性的作用，且具有结构紧凑的特点。

Hybrid coupled filter based on double layer SIW structure

The invention discloses a hybrid filter based on double SIW structure, including the first layer of circular SIW resonator and the second layers of circular SIW resonator, the first layer of circular SIW filter on the surface, the first resonator includes a substrate and a common metal surface; second layers of circular SIW resonator comprises a filter surface, second substrate and metal surface in public utilities; the metal surface loaded with two holes, the first layer of circular SIW resonator and the second layers of circular SIW resonator through the common metal surface closely; the first substrate and a second substrate are arranged in a circular arrangement of metallized holes, in order to achieve the first circular cavity and second circular cavity; on the surface includes a first microstrip filter line to the coplanar waveguide feeding structure; filter surface including second microstrip to coplanar waveguide feed structure. The invention is a linear topological filter with vertical structure, which has flexible and controllable transmission zeros and can improve selectivity, and has the characteristics of compact structure.

【技术实现步骤摘要】
基于双层SIW结构的混合耦合滤波器
本专利技术涉及微波滤波器，具体涉及基于双层SIW结构的混合耦合滤波器，属于无线通信

技术介绍
随着现代电子科技的发展，可利用的频谱资源日益紧张，特别是射频与微波低频段可以说已经到了捉襟见肘的地步,为了提高通信容量和避免相邻信道间的干扰，对滤波器频率选择特性的要求越来越高。这就要求滤波器必须具有陡峭的带外抑制,同时为了满足现代通信系统小型化的需求，滤波器的尺寸也显的尤为重要。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术公开了一种基于双层SIW结构的混合耦合滤波器，该滤波器实现了垂直方向的混合电磁耦合，减少水平方向的尺寸，具有可控的传输零点，实现了良好的频率选择性，实现小型化的优点，其具体技术方案如下：基于双层SIW结构的混合耦合滤波器，包括第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器，所述第一层圆形SIW谐振器包括滤波器上表面、第一介质基板和公用金属面；第二层圆形SIW谐振器包括滤波器下表面、第二介质基板和公用金属面；第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器共用同一公用金属面，所述公用金属面加载有两个圆孔，分别为第一圆孔和第二圆孔，第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器通过该公用金属面紧密结合；所述第一介质基板内设置呈圆形排列的金属化过孔，该圆形排列的金属化过孔实现第一圆形谐振腔，所述第二介质基板内设置呈圆形排列的金属化过孔，该圆形排列的金属化过孔实现第二圆形谐振腔；对应的圆形排列的金属化过孔环绕构成对应的圆形覆铜面；所述滤波器上表面包括第一微带线转共面波导馈电结构：第一微带线为第一馈线，该共面波导由在圆形覆铜面上开第一槽线和第二槽线形成，所述第一馈线位于第一槽线和第二槽线中间；所述滤波器下表面包括第二微带线转共面波导馈电结构：第二微带线为第二馈线；该共面波导由在圆形覆铜面上开第三槽线和第四槽线形成，所述第二馈线位于第三槽线和第四槽线中间；所述滤波器上表面与滤波器下表面关于公用金属面的圆形覆铜面的圆心呈中心对称；所述滤波器上表面和滤波器下表面四周均设置四个非金属化过孔。所述滤波器上表面的边缘设置有输出端口，该输出端口位于第一馈线的中心，所述滤波器下表面的边缘设置有输入端口，该输入端口位于第二馈线的中心，所述输出端口和输入端口位于公用金属面的一组相对侧。所述滤波器上表面的边缘设置有输入端口，该输入端口位于第一馈线的中心，所述滤波器下表面的边缘设置有输出端口，该输出端口位于第二馈线的中心，所述输出端口和输入端口位于公用金属面的一组相对侧。选定公用金属面的中心为坐标原点建立三角坐标系，将第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器水平放置，竖直方向为Z轴方向，第一圆孔的圆心和第二圆孔的圆心所在直线为Y轴方向，X轴方向确定，所述第一槽线和第二槽线关于Y轴对称，所述第三槽线和第四槽线关于Y轴对称；第一槽线、第二槽线、第三槽线和第四槽线结构相同，上谐振腔和下谐振腔关于坐标原点中心对称。所述上谐振腔和下谐振腔的半径均为10.8mm，第一圆孔和第二圆孔的半径均为2.35mm，第一圆孔和第二圆孔距坐标原点的距离均为4.4mm；第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器均关于y轴对称。所述第一槽线和第二槽线为相反方向设置的L型槽线，第一槽线和第二槽线关于Y轴对称，第一槽线平行于Y轴的槽线的长度为3mm，第一槽线平行于X轴方向上的槽线的长度为3.2mm，第一槽线的缝隙宽0.15m。所述金属化过孔的直径为0.15mm。所述第一馈线和二馈线特性阻抗均为50欧姆。本专利技术的工作原理是：混合耦合是指相邻谐振器间同时存在电场耦合和磁场耦合的情况，磁耦合系数与电耦合系数之比决定了传输零点的位置，电耦合系数和磁耦合系数越接近则传输零点越靠近中心频率。而由于总耦合系数的大小是磁耦合系数与电耦合系数之差，电耦合系数与磁耦合系数越接近则总耦合系数越小，从而使滤波器的带宽也很小。本专利技术的有益效果是：本专利技术，通过在第一圆形谐振腔和第二圆形谐振腔间的公共金属面上加载两个对称的圆孔，没有增加额外体积，在第一圆形谐振腔和第二圆形谐振腔间通过加载的圆孔引入混合电磁耦合使垂直直线拓扑滤波器产生传输零点，并调节圆孔偏离圆心的距离从而控制传输零点的位置，提高滤波器的选择性，整个结构紧凑。本专利技术为垂直结构的直线拓扑滤波器，具有灵活可控的传输零点，能起到提高选择性的作用，且具有结构紧凑的特点，避免引入电磁辐射和寄生频率。附图说明图1是本专利技术的垂直分解图，图2是本专利技术的所采用印刷电路板的侧面示意图，图3为本专利技术的第一层圆形SIW谐振器的上表面结构示意图，图4为本专利技术的第一层圆形SIW谐振器的公用金属面结构示意图，附图标记名称如下：A1：第一槽线；A2：第二槽线；A3：第三槽线A4：第四槽线；B1：第一馈线；B2：第二馈线；C1：第一圆孔；C2：第二圆孔；S1：介质基板；S2：上金属层；S3：下金属层；Port1：输入端口；Port2：输出端口；L1：滤波器上表面；L2：滤波器下表面；L3：公用金属面；Q：金属化过孔；O：坐标原点。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术。应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。本专利技术采用相对介电常数为3.38，厚度为0.813mm的Rogers4003板材作为介质基板，也可以采用其他规格的微波板作为基板。如图2所示，在微波板的介质基片S1的上、下表面分别包覆有上金属层S2和下金属层S3。滤波器由两块Rogers4003板构成，第一块微波板的下表面与第二块微波板的上表面紧密贴合，并通过非金属化过孔对齐、固定。图1是本专利技术的结构示意图，结合附图可见，本基于双层SIW结构的混合耦合滤波器，包括第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器，所述第一层圆形SIW谐振器包括滤波器上表面L1、第一介质基板和公用金属面L3；（第一介质基板为一块滤波器的介质基片S1，滤波器上表面L1即图2中所述的上金属层S2，公用金属面L3即图2中所述的下金属层S3）。第二层圆形SIW谐振器包括滤波器下表面L2、第二介质基板和公用金属面L3；（第二介质基板为另一块滤波器的介质基片S1，滤波器下表面L2即图2中所述的下金属层S3，公用金属面L3即图2中所述的上金属层S2）。第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器共用同一公用金属面L3，第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器通过该公用金属面L3紧密结合；第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器尺寸相等，决定滤波器的频率；通过微带线转共面波导馈电结构，使馈电端易于匹配及集成。所述公用金属面L3加载有两个圆孔，分别为第一圆孔和第二圆孔，设计两个圆孔的目的是为了提高两个谐振腔间的耦合强度，改善匹配，避免零点靠近通带时，滤波器的带宽过窄。增加一个圆孔几乎不影响传输零点的位置，但明显改善了回波损耗并增加了滤波器的带宽，这是因为增加一个圆孔不会改变电耦合强度和磁耦合强度的比例，但会增加总耦合系数。第一圆孔和第二圆孔能够在上下谐振腔间同时引入电耦合和磁耦合，通过调节圆孔与坐标圆心的距离，使第一层与第二层谐振器之间形成混合电磁耦合；由于越靠近坐标圆心时电场强度越强，越靠近圆形覆铜面边缘时磁场强度越强，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于双层SIW结构的混合耦合滤波器，其特征在于包括第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器，所述第一层圆形SIW谐振器包括滤波器上表面、第一介质基板和公用金属面；第二层圆形SIW谐振器包括滤波器下表面、第二介质基板和公用金属面；第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器共用同一公用金属面，所述公用金属面加载有两个圆孔，分别为第一圆孔和第二圆孔，第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器通过该公用金属面紧密结合；所述第一介质基板内设置呈圆形排列的金属化过孔，该圆形排列的金属化过孔实现第一圆形谐振腔，所述第二介质基板内设置呈圆形排列的金属化过孔，该圆形排列的金属化过孔实现第二圆形谐振腔；对应的圆形排列的金属化过孔环绕构成对应的圆形覆铜面；所述滤波器上表面包括第一微带线转共面波导馈电结构：第一微带线为第一馈线，该共面波导由在圆形覆铜面上开第一槽线和第二槽线形成，所述第一馈线位于第一槽线和第二槽线中间；所述滤波器下表面包括第二微带线转共面波导馈电结构：第二微带线为第二馈线；该共面波导由在圆形覆铜面上开第三槽线和第四槽线形成，所述第二馈线位于第三槽线和第四槽线中间；所述滤波器上表面与滤波器下表面关于公用金属面的圆形覆铜面的圆心呈中心对称；所述滤波器上表面和滤波器下表面四周均设置四个非金属化过孔。...

【技术特征摘要】
1.基于双层SIW结构的混合耦合滤波器，其特征在于包括第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器，所述第一层圆形SIW谐振器包括滤波器上表面、第一介质基板和公用金属面；第二层圆形SIW谐振器包括滤波器下表面、第二介质基板和公用金属面；第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器共用同一公用金属面，所述公用金属面加载有两个圆孔，分别为第一圆孔和第二圆孔，第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器通过该公用金属面紧密结合；所述第一介质基板内设置呈圆形排列的金属化过孔，该圆形排列的金属化过孔实现第一圆形谐振腔，所述第二介质基板内设置呈圆形排列的金属化过孔，该圆形排列的金属化过孔实现第二圆形谐振腔；对应的圆形排列的金属化过孔环绕构成对应的圆形覆铜面；所述滤波器上表面包括第一微带线转共面波导馈电结构：第一微带线为第一馈线，该共面波导由在圆形覆铜面上开第一槽线和第二槽线形成，所述第一馈线位于第一槽线和第二槽线中间；所述滤波器下表面包括第二微带线转共面波导馈电结构：第二微带线为第二馈线；该共面波导由在圆形覆铜面上开第三槽线和第四槽线形成，所述第二馈线位于第三槽线和第四槽线中间；所述滤波器上表面与滤波器下表面关于公用金属面的圆形覆铜面的圆心呈中心对称；所述滤波器上表面和滤波器下表面四周均设置四个非金属化过孔。2.根据权利要求1所述的基于双层SIW结构的混合耦合滤波器，其特征在于所述滤波器上表面的边缘设置有输出端口，该输出端口位于第一馈线的中心，所述滤波器下表面的边缘设置有输入端口，该输入端口位于第二馈线的中心，所述输出端口和输入端口位于公用金属面的一组相对侧。3.根据权利要求1所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，刘飞，徐涛，邓宏伟，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32