本发明专利技术提供了一种基于基片集成波导的同轴谐振腔及其滤波器，包括紧密贴合的两层厚度不同且四周均设置有金属化过孔的PCB板，以及中心短路的金属化圆盘。滤波器包括第一同轴谐振腔、第二同轴谐振腔、第三同轴谐振腔和第四同轴谐振腔，以及输入输出端口结构。本发明专利技术利用谐振腔的同轴谐振模式形成通带，该滤波器工作于同轴谐振模式，四个谐振腔构成四阶的滤波器；本发明专利技术通过在非相邻腔体之间引入交叉耦合，能在滤波器的通带右侧产生一个传输零点，提高滤波器的上边带的选择性。本发明专利技术通过以上设计，其滤波器具有抑制基片集成波导同轴谐振腔高次模式的特性，带外抑制度高，具有较宽阻带抑制性能。
【技术实现步骤摘要】
一种基于基片集成波导的同轴谐振腔及其滤波器
本专利技术属于通信
，尤其涉及一种基于基片集成波导的同轴谐振腔及其滤波器。
技术介绍
随着无线通信技术的飞速发展，尤其在移动通信、物联网、军事应用等领域，研发具有高性能、多功能的小型化通信系统成为当前的一个热门趋势。射频前端是通信系统的重要组成部分，其中，滤波器又作为关键的前端器件，起着滤除干扰信号，而使有用信号低损耗通过的关键作用，因此，滤波器的高性能、小型化的设计，对于整个通信系统具有非常重要的研究与商业价值。基片集成波导滤波器是近年来提出的一种平面结构滤波器，具有高Q值、低插损、大功率容量等优点，因其优异的特性，基片集成波导滤波器已成为一个热门的研究方向，并被广泛用于各类通信系统中，但这种滤波器也有其不足之处，一是它的体积相对一般的微带滤波器较大；二是它的高次模式离通带较近，难以实现较宽的阻带带宽。目前学界已提出多种基片集成波导滤波器小型化的方法，包括1/n模切割技术、多层折叠技术以及加载技术等。如文献“DesignofCompactBandpassFiltersUsingQuarter-ModeandEighth-ModeSIWCavities”用四分之一模和八分之一基片集成波导谐振腔来设计滤波器，使得滤波器尺寸大为减小，但该方法不足之处是滤波器Q值降低、插损增大。文献“Multilayeredsubstrateintegratedwaveguide(MSIW)ellipticfilter”提到了一种双层结构的四阶基片集成波导滤波器，双层设计方法能使能使滤波器尺寸缩小一半，但其加工较为复杂。文献“SubstrateIntegratedWaveguideLoadedbyComplementarySplit-RingResonatorsandItsApplicationstoMiniaturizedWaveguideFilters”提出一种在基片集成波导表面刻蚀互补开口谐振环的方式来设计滤波器，该方法能大大减小了滤波器的设计尺寸，但同样面临Q值降低、插损增大的问题。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种基于基片集成波导的同轴谐振腔及其滤波器，解决了现有滤波器体积较大且难以实现较宽阻带带宽的问题。为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：本方案提供一种基于基片集成波导的同轴谐振腔，包括紧密贴合的两层厚度不同且四周均设置有金属化过孔的PCB板，以及中心短路的金属化圆盘；所述PCB板包括底层PCB板和顶层PCB板；所述金属化圆盘刻蚀在底层PCB板的上表面，且所述金属化圆盘的中心通过金属化过孔与底层PCB板的下表面连接；所述金属化圆盘与顶层PCB板的上表面保持固定间距，且所述金属化圆盘与顶层PCB板的上表面形成一个缝隙电容；所述顶层PCB板的下表面与底层PCB板的上表面刻蚀有大小相同的正方形开槽。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种小型化的基片集成波导同轴谐振腔，通过在基片集成波导内部加载中心短路的金属化圆盘形结构，从而激励起基片集成波导的凋落模式，该工作模式下的谐振频率远小于相同尺寸下基片集成波导的截止频率，使得所提出的基片集成波导同轴谐振腔具有小型化的特性，并保持较高的品质因数。进一步地，所述顶层PCB板的上表面和底层PCB板的下表面均敷设有铜。上述进一步方案的有益效果是：本申请通过敷设铜能有效地减小阻抗，提高抗干扰能力，并且形成一个全封闭的结构，提高滤波器的品质因数。基于上述同轴谐振腔，本专利技术还提供了一种基于基片集成波导同轴谐振腔的滤波器，所述滤波器包括第一同轴谐振腔、第二同轴谐振腔、第三同轴谐振腔和第四同轴谐振腔，以及输入输出端口结构；各所述同轴谐振腔包括厚度不同且四周设置有金属化过孔的底层PCB板和顶层PCB板，及其一一对应的第一金属化圆盘、第二金属化圆盘、第三金属化圆盘和第四金属化圆盘，所述输入输出端口结构位于底层PCB板的下表面，其输入端与所述第一金属化圆盘连接，其输出端与第四金属化圆盘连接；所述顶层PCB板的下表面刻蚀有四个矩形槽，且所述四个矩形槽的四周为由金属化过孔包围形成的矩形腔体；所述底层PCB板的上表面刻蚀有四个矩形槽，且所述四个矩形槽的四周为由金属化过孔包围形成的矩形腔体，所述第一金属化圆盘、第二金属化圆盘、第三金属化圆盘以及第四金属化圆盘一一对应的设置于所述四个矩形槽的中心，且各所述金属化圆盘的中心分别均通过金属化过孔与底层PCB板的下表面连接。本专利技术的有益效果是：本专利技术基于以上所提出的基片集成波导谐振腔进行滤波器设计，利用谐振腔的同轴谐振模式形成通带，该滤波器工作于同轴谐振模式，四个谐振腔构成四阶的滤波器；相比于传统的基片集成波导的滤波器设计方法，本专利技术所提出的滤波器尺寸更小；所设计的滤波器具有抑制基片集成波导同轴谐振腔高次模式的特性，带外抑制度高，具有较宽阻带抑制性能。进一步地，所述滤波器还包括在第一同轴谐振腔和第四同轴谐振腔之间设置两端加载方形面盘的长条状结构，所述长条状结构伸入第一金属化圆盘和第四金属化圆盘的内部，与并与所述第一金属化圆盘和第四金属化圆盘之间存在缝隙。上述进一步方案的有益效果是：本专利技术通过在非相邻腔体之间引入交叉耦合，可以在通带右侧额外引入一个传输零点，并且传输零点的位置随交叉耦合强度可控，能在滤波器的通带右侧产生一个传输零点，提高滤波器的上边带的选择性。再进一步地，所述输入输出端口结构为共面波导结构，其尾部通过金属过孔连接所述底层PCB板的上表面，并与所述第一金属化圆盘连接。上述进一步方案的有益效果是：本专利技术中共面波导馈电结构直接与第一金属化圆盘相连，使得耦合量大，形成的通带带宽较宽。再进一步地，所述第一金属化圆盘与第二金属化圆盘之间、所述第二金属化圆盘与第三金属化圆盘之间以及所述第三金属化圆盘与第四金属化圆盘之间均通过带状线连接，其中，与输入输出端口结构连接的第一金属化圆盘和第四金属化圆盘的半径小于第二金属化圆盘和第三金属化圆盘的半径。上述进一步方案的有益效果是：本申请所提出的滤波器由四个基片集成波导谐振腔构成，谐振腔之间通过带状线直接相连，带状线的长度、粗细可控制腔体之间的耦合；本专利技术中将四个金属化圆盘半径的进行微调，使得其谐振频率不一致，从而实现通带内良好的阻抗匹配。再进一步地，所述底层PCB板上表面四个矩形槽的大小与顶层PCB板下表面四个矩形槽的大小相同。上述进一步方案的有益效果是：本专利技术中通过刻蚀矩形槽，并在其中心敷设中心短路的金属化圆盘，当两个层PCB板紧密贴合时，可以形成良好的同轴谐振腔结构。再进一步地，所述顶层PCB板的上表面与底层PCB板的下表面全敷设有铜：上述进一步方案的有益效果是：本专利技术通过敷设铜，有效地减小阻抗，提高抗干扰能力，并且形成一个全封闭的结构，提高滤波器的品质因数。再进一步地，所述底层PCB板和所述顶层PCB板通过螺钉连接。上述进一步方案的有益效果是：本专利技术对滤波器的两本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于基片集成波导的同轴谐振腔，其特征在于，包括紧密贴合的两层厚度不同且四周均设置有金属化过孔(3)的PCB板(1)，以及中心短路的金属化圆盘(2)；所述PCB板(1)包括底层PCB板(101)和顶层PCB板(102)；/n所述金属化圆盘(2)刻蚀在底层PCB板(101)的上表面，且所述金属化圆盘(2)的中心通过金属化过孔(3)与底层PCB板(101)的下表面连接；/n所述金属化圆盘(2)与顶层PCB板(102)的上表面保持固定间距，且所述金属化圆盘(2)与顶层PCB板(102)的上表面形成一个缝隙电容；/n所述顶层PCB板(102)的下表面与底层PCB板(101)的上表面均刻蚀有大小相同的正方形开槽。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于基片集成波导的同轴谐振腔，其特征在于，包括紧密贴合的两层厚度不同且四周均设置有金属化过孔(3)的PCB板(1)，以及中心短路的金属化圆盘(2)；所述PCB板(1)包括底层PCB板(101)和顶层PCB板(102)；
所述金属化圆盘(2)刻蚀在底层PCB板(101)的上表面，且所述金属化圆盘(2)的中心通过金属化过孔(3)与底层PCB板(101)的下表面连接；
所述金属化圆盘(2)与顶层PCB板(102)的上表面保持固定间距，且所述金属化圆盘(2)与顶层PCB板(102)的上表面形成一个缝隙电容；
所述顶层PCB板(102)的下表面与底层PCB板(101)的上表面均刻蚀有大小相同的正方形开槽。
2.根据权利要求1所述的基于基片集成波导的同轴谐振腔，其特征在于，所述顶层PCB板(102)的上表面和底层PCB板(101)的下表面均敷设有铜。
3.一种基于权利要求1所述基于基片集成波导的同轴谐振腔的滤波器，其特征在于，包括第一同轴谐振腔、第二同轴谐振腔、第三同轴谐振腔和第四同轴谐振腔，以及输入输出端口结构(4)；
各所述同轴谐振腔包括厚度不同且四周设置有金属化过孔的底层PCB板(101)和顶层PCB板(102)，及其一一对应的第一金属化圆盘(201)、第二金属化圆盘(202)、第三金属化圆盘(203)和第四金属化圆盘(204)，所述输入输出端口结构(4)位于底层PCB板(101)的下表面，其输入端与所述第一金属化圆盘(201)连接，其输出端与第四金属化圆盘(204)连接；
所述底层PCB板(101)的上表面刻蚀有四个矩形槽，且所述四个矩形槽的四周为由金属化过孔(3)包围形成的矩形腔体，所述第一金属化圆盘(201)、第二金属化圆盘(202)、第三金属化圆盘(203)以及第四金属化圆盘(204)一一对应的设置于所述四个矩形槽的中心，并分别通过金属化过孔(3)与底层PCB板(101)的下表面连接；
【专利技术属性】
技术研发人员：董元旦，朱谊龙，
申请(专利权)人：成都频岢微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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