一种基于开槽结构的四分之一模基片集成波导滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于开槽结构的四分之一模基片集成波导滤波器，包括四分之一模基片集成波导弧形腔，四分之一模基片集成波导弧形腔通过基片集成波导圆形腔沿任意两条相互垂直的磁壁分割得到，四分之一模基片集成波导弧形腔包括介质基片，介质基片的上表面设有上金属层，介质基片的下表面设有下金属层，介质基片中沿四分之一模基片集成波导弧形腔的周向均匀分布有贯穿上金属层和下金属层的金属通孔。本发明专利技术相对于传统的基片集成波导圆形腔有效实现了小型化。并且，相对于传统的多层结构，本发明专利技术结构简单，加工方便。此外，相对于传统的微带结构，本发明专利技术的滤波器品质因数高，损耗小。

A 1/4 mode substrate integrated waveguide filter based on slotted structure

The invention discloses a quarter-mode substrate integrated waveguide filter based on slotted structure, which comprises a quarter-mode substrate integrated waveguide arc cavity, a quarter-mode substrate integrated waveguide arc cavity which is separated along any two perpendicular magnetic walls by a substrate integrated waveguide circular cavity, and a quarter-mode substrate integrated wave. The guide arc cavity comprises a dielectric substrate, the upper surface of which is provided with an upper metal layer, the lower surface of which is provided with a lower metal layer, and the metal through-holes penetrating the upper metal layer and the lower metal layer are uniformly distributed along the circumference of the quarter-mode substrate integrated waveguide arc cavity. Compared with the conventional substrate integrated waveguide circular cavity, the invention is effectively miniaturized. Compared with the traditional multi-layer structure, the invention has simple structure and convenient processing. In addition, compared with the traditional microstrip structure, the filter has high quality factor and small loss.

【技术实现步骤摘要】
一种基于开槽结构的四分之一模基片集成波导滤波器
本专利技术涉及微波无源器件领域，特别是涉及一种基于开槽结构的四分之一模基片集成波导滤波器。
技术介绍
随着现代无线通信系统的高速发展和日臻成熟，作为其重要组成部分的滤波器也引起了广泛的关注和研究。在传统的低频设计中，微带结构滤波器的尺寸较大，品质因数较低。在毫米波频段中，微带结构的无源器件存在着插入损耗较大、加工困难等问题；另外，虽然传统的金属波导结构损耗较低，但是存在着结构复杂、设计困难、尺寸较大和无法平面集成等问题。因此，基片集成波导技术在微波毫米波频段具有的优势引起了人们的广泛关注。基片集成波导技术是最近十几年来出现的低插入损耗、高品质因数、高功率容量的一种新型的波导器件，基于PCB和LTCC等工艺实现的各种基片集成波导无源以及有源兼具有传统金属波导和平面电路的优点，且生产成本和设计复杂度在微波毫米波频段具有无可比拟的优势。传统的基片集成波导腔体在较低频段具有很大的尺寸，采用四分之一模基片集成波导结构可以有效的减小面积，使得电路设计非常紧凑。目前引起广泛关注的5G微波毫米波通信系统，特别是大规模的MIMO系统，微波毫米波前端模块对电路的损耗、尺寸以及加工精度提出了更高的要求。因此，小型化，宽带宽，高选择性的器件或者模块成为了重要的研究热点。然而，现有技术中的滤波器在小型化、宽带宽和高选择性方面做得还不够理想。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种能够实现小型化的基于开槽结构的四分之一模基片集成波导滤波器。技术方案：为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术所述的基于开槽结构的四分之一模基片集成波导滤波器，包括四分之一模基片集成波导弧形腔，四分之一模基片集成波导弧形腔通过基片集成波导圆形腔沿任意两条相互垂直的磁壁分割得到，四分之一模基片集成波导弧形腔包括介质基片，介质基片的上表面设有上金属层，介质基片的下表面设有下金属层，介质基片中沿四分之一模基片集成波导弧形腔的周向均匀分布有贯穿上金属层和下金属层的金属通孔。进一步，所述上金属层刻蚀有C形槽线。这样采用开槽加载在四分之一模基片集成波导弧形腔的表面，额外引入了一个谐振点，与四分之一模圆形腔体原有的两个高次模构成了一个三模态的带通滤波器，拓宽了带宽。进一步，所述C形槽线包括弧度为90°的弧形段，弧形段的一端设有第一直线段，弧形段的另一端设有第二直线段，第一直线段和第二直线段均沿弧形段的径向设置。进一步，所述四分之一模基片集成波导弧形腔内还设有贯穿上金属层和下金属层的扰动孔。这样能够有效抑制寄生通带，实现高选择性。进一步，所述扰动孔设在四分之一模基片集成波导弧形腔的对称轴上。进一步，所述四分之一模基片集成波导弧形腔包括一个弧形边和两个直角边，其中，第一直角边设有输入微带线，第二直角边设有输出微带线。进一步，所述输入微带线和输出微带线均为50欧姆。有益效果：本专利技术公开了一种基于开槽结构的四分之一模基片集成波导滤波器，相对于传统的基片集成波导圆形腔减小了75％的尺寸，有效实现了小型化。并且，相对于传统的多层结构，本专利技术无需多层结构，仅通过普通的PCB工艺即可实现，结构简单，加工方便。此外，相对于传统的微带结构，本专利技术的滤波器品质因数高，损耗小。附图说明图1为本专利技术具体实施方式中基片集成波导圆形腔的结构图；图2为本专利技术具体实施方式中四分之一模基片集成波导弧形腔的结构图；图3为本专利技术具体实施方式中滤波器的结构图；图4为本专利技术具体实施方式中滤波器的频率响应曲线图。具体实施方式下面结合具体实施方式和附图对本专利技术的技术方案作进一步的介绍。本具体实施方式公开了一种基于开槽结构的四分之一模基片集成波导滤波器，包括四分之一模基片集成波导弧形腔3，四分之一模基片集成波导弧形腔3通过基片集成波导圆形腔1沿任意两条相互垂直的磁壁分割得到，如图1和图2所示，图1为基片集成波导圆形腔1，其中设有金属通孔2，图2为分割后得到的四分之一模基片集成波导弧形腔3。四分之一模基片集成波导弧形腔3包括介质基片，介质基片的上表面设有上金属层，介质基片的下表面设有下金属层，介质基片中沿四分之一模基片集成波导弧形腔3的周向均匀分布有贯穿上金属层和下金属层的金属通孔4。四分之一模基片集成波导弧形腔3包括一个弧形边和两个直角边，如图3所示，其中，第一直角边设有输入微带线7，第二直角边设有输出微带线8。输入微带线7和输出微带线8均为50欧姆。输入微带线7端部为输入端口5，输出微带线8端部为输出端口6。上金属层刻蚀有C形槽线10。如图3所示，C形槽线10包括弧度为90°的弧形段101，弧形段101的一端设有第一直线段102，弧形段101的另一端设有第二直线段103，第一直线段102和第二直线段103均沿弧形段101的径向设置。如图3所示，四分之一模基片集成波导弧形腔3内还设有贯穿上金属层和下金属层的扰动孔9。扰动孔9设在四分之一模基片集成波导弧形腔3的对称轴上。介质基片的相对介电常数为10.2，介质厚度为1.27mm。滤波器的总体平面尺寸为18mm*18mm。本具体实施方式中，通过输入端口5输入信号，从输入微带线7输入加载有C形槽线10和扰动孔9的四分之一模基片集成波导弧形腔3，经过滤波后的信号传输至输出微带线8，经过输出端口6输出。图4为本具体实施方式中滤波器的频率响应曲线，其中两条实线为仿真结果曲线，两条虚线曲线为测试结果曲线，本具体实施方式的滤波器的中心频率为5.83GHz，带宽为1.4GHz，通带内插入损耗优于1.13dB，通带内回波损耗优于15dB，仿真和测试结果具有良好的一致性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于开槽结构的四分之一模基片集成波导滤波器，其特征在于：包括四分之一模基片集成波导弧形腔(3)，四分之一模基片集成波导弧形腔(3)通过基片集成波导圆形腔(1)沿任意两条相互垂直的磁壁分割得到，四分之一模基片集成波导弧形腔(3)包括介质基片，介质基片的上表面设有上金属层，介质基片的下表面设有下金属层，介质基片中沿四分之一模基片集成波导弧形腔(3)的周向均匀分布有贯穿上金属层和下金属层的金属通孔(4)。

【技术特征摘要】
1.一种基于开槽结构的四分之一模基片集成波导滤波器，其特征在于：包括四分之一模基片集成波导弧形腔(3)，四分之一模基片集成波导弧形腔(3)通过基片集成波导圆形腔(1)沿任意两条相互垂直的磁壁分割得到，四分之一模基片集成波导弧形腔(3)包括介质基片，介质基片的上表面设有上金属层，介质基片的下表面设有下金属层，介质基片中沿四分之一模基片集成波导弧形腔(3)的周向均匀分布有贯穿上金属层和下金属层的金属通孔(4)。2.根据权利要求1所述的基于开槽结构的四分之一模基片集成波导滤波器，其特征在于：所述上金属层刻蚀有C形槽线(10)。3.根据权利要求2所述的基于开槽结构的四分之一模基片集成波导滤波器，其特征在于：所述C形槽线(10)包括弧度为90°的弧形段(101)，弧形段(101)的一端设有第一直线段(102)，弧形段(101)的另一端设有第二直线...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓维，王翔，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32