一种4模SIW双通带滤波器制造技术

本发明专利技术属于无线通信技术领域，公开了一种4模SIW双通带滤波器，自下而上包括接地金属层、介质基板(1)及上金属层，在上金属层内设置有输入、输出耦合结构，通过设置金属化过孔利用在介质基板上被侧壁金属化过孔阵列(5)包围形成的区域与介质基板耦合金属化过孔阵列(6)、介质基板4n个微扰金属化过孔(7)由此配合构成SIW谐振腔结构。本发明专利技术通过对滤波器器件关键的内部构造及细节结构设置等进行改进，尤其通过设置微扰金属化过孔，与侧壁金属化过孔阵列、耦合金属化过孔阵列配合作用，得到的基于4模SIW谐振腔的双通带滤波器，采用单谐振腔结构，且具有两个双模工作的通带，三个传输零点，通带内插入损耗低，易于加工等特点。

A 4-mode SIW double pass band filter

【技术实现步骤摘要】
一种4模SIW双通带滤波器
本专利技术属于无线通信
，更具体地，涉及一种4模SIW双通带滤波器，是一种多模基片集成波导(SubstrateIntegratedWaveguide,SIW)双通带滤波器，能够作为5G通信频段双通带滤波器。
技术介绍
5G通信技术的发展，不仅增加了新的通信频段，还提出了多频段通信的发展方向。滤波器是无线通信系统中的重要元件，小尺寸，低损耗，易于集成，低成本是滤波器能应用到5G通信设备中的基本要求。SIW结构，作为波导结构与微带线结构的完美结合体，同时具备了两者的优点，即低损耗和易于集成，因此被广泛用于滤波器的设计。在中国，新增的5G通信频段有3.3-3.6GHz，4.8-5GHz这两个频段，因此，SIW双通带滤波器的设计对于中国5G通信的发展具有重要的意义。《一种基于SIW加载H型缝隙结构的双通带滤波器》(申请号：201510438047.0)一文中介绍了利用SIW谐振腔以及在SIW谐振腔上金属层刻蚀的U型谐振结构实现双通带滤波器的情况。其中第一通带由SIW谐振腔产生，第二个通带是通过SIW腔体的上金属层刻蚀的U型谐振结构实现的，整个滤波器比较紧凑，其缺点是由两个SIW谐振腔构成，体积偏大，以及上金属层刻蚀的两个U型谐振结构会引起较大的辐射损耗。《毫米波双通带滤波器及其设计方法》(申请号：201510852538.X)一文中介绍了利用双层介质基板上的SIW谐振腔连同两基板之间的半波长谐振器实现双通带滤波器的方法，其中第一个通带由双层介质基板中间的半波长谐振器构造得到，第二通带由上下两层的介质基板上的SIW谐振腔形成，整个滤波器腔体数量多，体积偏大，而且层数较多，加工不易。《基于堆叠式介质集成波导的小型化双频带通滤波器》(申请号：201510512360.4)一文中介绍了利用3块介质基板堆叠构成的小型化双频带通滤波器，该滤波器依靠垂直堆叠的3个SIW谐振腔的基模和第一个高次模，通过中间介质层上的耦合缝隙，分别得到了第一通带和第二通带，虽然整个滤波器在平面尺寸上显得较小，但是3层介质基板的加工成本较高，并且滤波器的两个通带之间没有传输零点，隔离度不是很高。《一种双频带独立可调基片集成波导滤波器》(申请号：201611080190.8)一文中提出一种多模SIW谐振腔体实现的双通带滤波器，由基模形成第一通带，而第二个高次模形成第二个通带，通过微扰结构，滤波器的两个通带都能独立调节，但是在上金属层刻蚀的微扰缝隙导致滤波器的两个通带内的插入损耗比较大，不仅如此，在两个通带之间也没有传输零点，隔离度较差，带外抑制不高。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种4模SIW双通带滤波器，其中通过对滤波器器件关键的内部构造及细节结构设置等进行改进，尤其通过设置微扰金属化过孔，与侧壁金属化过孔阵列、耦合金属化过孔阵列配合作用，得到了基于4模SIW谐振腔的双通带滤波器；该基于4模SIW谐振腔的双通带滤波器，采用单谐振腔结构，且具有两个双模工作的通带，三个传输零点，通带内插入损耗低，易于加工等特点。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种4模SIW双通带滤波器，其特征在于，包括自下而上叠加设置的接地金属层、介质基板(1)及上金属层，所述上金属层包含有输入耦合结构和输出耦合结构，所述接地金属层、所述介质基板(1)及所述上金属层之间通过侧壁金属化过孔阵列(5)和耦合金属化过孔阵列(6)贯穿连接，这些侧壁金属化过孔阵列(5)和耦合金属化过孔阵列(6)的孔壁均被金属材料完全填充；并且，所述侧壁金属化过孔阵列(5)中的各个金属通孔在所述介质基板(1)所在平面上的投影中心按长方形的四条边分布，其中未被这些侧壁金属化过孔阵列(5)投影覆盖的长方形长度边上的缺口则对应输入耦合开窗和输出耦合开窗，用于分别与所述输入耦合结构和所述输出耦合结构两者在所述介质基板(1)所在平面上的投影相连接，从而使被这些侧壁金属化过孔阵列(5)包围形成的上金属层部分区域分别与所述输入耦合结构和所述输出耦合结构连接；同时，记所述长方形的中心为器件中心点，则所述输入耦合结构和所述输出耦合结构两者在所述介质基板(1)所在平面上的投影关于该器件中心点中心对称；所述耦合金属化过孔阵列(6)位于被这些侧壁金属化过孔阵列(5)包围形成的上金属层部分区域内，这些耦合金属化过孔阵列(6)中的各个金属通孔在所述介质基板(1)所在平面上的投影中心按位于所述长方形内、且经过所述器件中心点、同时方向平行于所述长方形宽度方向的线段分布，并且在靠近所述器件中心点的区域未被这些耦合金属化过孔阵列(6)所覆盖，未被这些耦合金属化过孔阵列(6)投影覆盖的缺口则对应模式耦合开窗；所述输入耦合开窗和所述输出耦合开窗分别位于该线段的两侧；所述侧壁金属化过孔阵列(5)在所述介质基板(1)所在平面上的投影关于所述器件中心点中心对称，所述耦合金属化过孔阵列(6)在所述介质基板(1)所在平面上的投影也关于所述器件中心点中心对称；并且，在被所述侧壁金属化过孔阵列(5)包围形成的区域内还设置有4n个微扰金属化过孔(7)，n为大于等于1的正整数，这4n个微扰金属化过孔(7)同时贯穿所述接地金属层、所述介质基板(1)及所述上金属层，且它们的孔壁均被金属材料完全填充；这4n个微扰金属化过孔(7)以n个微扰金属化过孔(7)为一组，每一组中的各个微扰金属化过孔(7)在所述介质基板(1)所在平面上的投影同样关于所述器件中心点中心对称；被所述侧壁金属化过孔阵列(5)包围形成的区域与所述耦合金属化过孔阵列(6)、所述4n个微扰金属化过孔(7)由此配合构成SIW谐振腔结构；此外，所述输入耦合结构和所述输出耦合结构中的任意一者，均包括50欧姆微带线(3)，以及用于将该50欧姆微带线(3)与所述谐振腔结构相连接的微带渐变线(4)；所述微带渐变线(4)还用于实现所述50欧姆微带线(3)与所述谐振腔结构之间的阻抗匹配，由此在基片上集成波导形成4模SIW双通带滤波器。作为本专利技术的进一步优选，n＝1，并且，记所述长方形的长度为L，任意一个所述微扰金属化过孔(7)的投影中心距离最近的所述长方形的宽的距离为a1，则a1＝L/4。作为本专利技术的进一步优选，所述微带渐变线(4)在所述介质基板(1)所在平面上的投影在由所述50欧姆微带线(3)一端指向所述谐振腔结构的另一端的方向上呈宽度不断变宽的过渡形状。作为本专利技术的进一步优选，所述侧壁金属化过孔阵列(5)和所述耦合金属化过孔阵列(6)中的各个金属化过孔在所述介质基板(1)所在平面上的投影均呈圆形，所述4n个微扰金属化过孔(7)中的各个微扰金属化过孔(7)在所述介质基板(1)所在平面上的投影也均呈圆形。作为本专利技术的进一步优选，所述侧壁金属化过孔阵列(5)和所述耦合金属化过孔阵列(6)中，任意一个金属化过孔的直径相同，并且相邻两个金属化过孔的间距也相同。作为本专利技术的进一步优选，所述侧壁金属化过孔阵列(5)和所述耦合金属化过孔阵列(6)中任意一个金属化过孔的圆形投影与任意一个所述微扰金属化过孔(7)的圆形投影两者直径相等。作为本专利技术的进一步优选，所述侧壁金属化过孔阵列(5)和所述耦合金属化过孔阵列(6)中，记任意一个金属化过孔的直径为d，所述侧壁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种4模SIW双通带滤波器，其特征在于，包括自下而上叠加设置的接地金属层、介质基板(1)及上金属层，所述上金属层包含有输入耦合结构和输出耦合结构，所述接地金属层、所述介质基板(1)及所述上金属层之间通过侧壁金属化过孔阵列(5)和耦合金属化过孔阵列(6)贯穿连接，这些侧壁金属化过孔阵列(5)和耦合金属化过孔阵列(6)的孔壁均被金属材料完全填充；并且，所述侧壁金属化过孔阵列(5)中的各个金属通孔在所述介质基板(1)所在平面上的投影中心按长方形的四条边分布，其中未被这些侧壁金属化过孔阵列(5)投影覆盖的长方形长度边上的缺口则对应输入耦合开窗和输出耦合开窗，用于分别与所述输入耦合结构和所述输出耦合结构两者在所述介质基板(1)所在平面上的投影相连接，从而使被这些侧壁金属化过孔阵列(5)包围形成的上金属层部分区域分别与所述输入耦合结构和所述输出耦合结构连接；同时，记所述长方形的中心为器件中心点，则所述输入耦合结构和所述输出耦合结构两者在所述介质基板(1)所在平面上的投影关于该器件中心点中心对称；所述耦合金属化过孔阵列(6)位于被这些侧壁金属化过孔阵列(5)包围形成的上金属层部分区域内，这些耦合金属化过孔阵列(6)中的各个金属通孔在所述介质基板(1)所在平面上的投影中心按位于所述长方形内、且经过所述器件中心点、同时方向平行于所述长方形宽度方向的线段分布，并且在靠近所述器件中心点的区域未被这些耦合金属化过孔阵列(6)所覆盖，未被这些耦合金属化过孔阵列(6)投影覆盖的缺口则对应模式耦合开窗；所述输入耦合开窗和所述输出耦合开窗分别位于该线段的两侧；所述侧壁金属化过孔阵列(5)在所述介质基板(1)所在平面上的投影关于所述器件中心点中心对称，所述耦合金属化过孔阵列(6)在所述介质基板(1)所在平面上的投影也关于所述器件中心点中心对称；并且，在被所述侧壁金属化过孔阵列(5)包围形成的区域内还设置有4n个微扰金属化过孔(7)，n为大于等于1的正整数，这4n个微扰金属化过孔(7)同时贯穿所述接地金属层、所述介质基板(1)及所述上金属层，且它们的孔壁均被金属材料完全填充；这4n个微扰金属化过孔(7)以n个微扰金属化过孔(7)为一组，每一组中的各个微扰金属化过孔(7)在所述介质基板(1)所在平面上的投影同样关于所述器件中心点中心对称；被所述侧壁金属化过孔阵列(5)包围形成的区域与所述耦合金属化过孔阵列(6)、所述4n个微扰金属化过孔(7)由此配合构成SIW谐振腔结构；此外，所述输入耦合结构和所述输出耦合结构中的任意一者，均包括50欧姆微带线(3)，以及用于将该50欧姆微带线(3)与所述谐振腔结构相连接的微带渐变线(4)；所述微带渐变线(4)还用于实现所述50欧姆微带线(3)与所述谐振腔结构之间的阻抗匹配，由此在基片上集成波导形成4模SIW双通带滤波器。...

【技术特征摘要】
1.一种4模SIW双通带滤波器，其特征在于，包括自下而上叠加设置的接地金属层、介质基板(1)及上金属层，所述上金属层包含有输入耦合结构和输出耦合结构，所述接地金属层、所述介质基板(1)及所述上金属层之间通过侧壁金属化过孔阵列(5)和耦合金属化过孔阵列(6)贯穿连接，这些侧壁金属化过孔阵列(5)和耦合金属化过孔阵列(6)的孔壁均被金属材料完全填充；并且，所述侧壁金属化过孔阵列(5)中的各个金属通孔在所述介质基板(1)所在平面上的投影中心按长方形的四条边分布，其中未被这些侧壁金属化过孔阵列(5)投影覆盖的长方形长度边上的缺口则对应输入耦合开窗和输出耦合开窗，用于分别与所述输入耦合结构和所述输出耦合结构两者在所述介质基板(1)所在平面上的投影相连接，从而使被这些侧壁金属化过孔阵列(5)包围形成的上金属层部分区域分别与所述输入耦合结构和所述输出耦合结构连接；同时，记所述长方形的中心为器件中心点，则所述输入耦合结构和所述输出耦合结构两者在所述介质基板(1)所在平面上的投影关于该器件中心点中心对称；所述耦合金属化过孔阵列(6)位于被这些侧壁金属化过孔阵列(5)包围形成的上金属层部分区域内，这些耦合金属化过孔阵列(6)中的各个金属通孔在所述介质基板(1)所在平面上的投影中心按位于所述长方形内、且经过所述器件中心点、同时方向平行于所述长方形宽度方向的线段分布，并且在靠近所述器件中心点的区域未被这些耦合金属化过孔阵列(6)所覆盖，未被这些耦合金属化过孔阵列(6)投影覆盖的缺口则对应模式耦合开窗；所述输入耦合开窗和所述输出耦合开窗分别位于该线段的两侧；所述侧壁金属化过孔阵列(5)在所述介质基板(1)所在平面上的投影关于所述器件中心点中心对称，所述耦合金属化过孔阵列(6)在所述介质基板(1)所在平面上的投影也关于所述器件中心点中心对称；并且，在被所述侧壁金属化过孔阵列(5)包围形成的区域内还设置有4n个微扰金属化过孔(7)，n为大于等于1的正整数，这4n个微扰金属化过孔(7)同时贯穿所述接地金属层、所述介质基板(1)及所述上金属层，且它们的孔壁均被金属材料完全填充；这4n个微扰金属化过孔(7)以n个微扰金属化过孔(7)为一组，每一组中的各个微扰金属化过孔(7)在所述介质基板(1)所在平面上的投影同样关于所述器件中心点中心对称；被所述侧壁金属化过孔阵列(5)包围形成的区域与所述耦合金属化过孔阵列(6)、所述4n个微扰金属化过孔(7)由此配合构成SIW谐振腔结构；此外，所述输入耦合结构和所述输出耦合结构中的任意一者，均包括50欧姆微带线(3)，以及用于将该50欧姆微带线(3)与所述谐振腔结构相连接的微带渐变线(4)；所述微带渐变线(4)还用于实现所述50欧姆微带线(3)与所述谐振腔结构之间的阻抗匹配，由此在基片上集成波导形成4模SIW双通带滤波器。2.如权利要求1所述4模SI...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅邱云，梁飞，刘乐平，赵帅杰，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42