一种基于互补开口环与SIW结构的可重构滤波器制造技术

本发明专利技术属于微波传感器技术领域一种基于互补开口环与SIW结构的可重构滤波器，包括介质层、位于介质层上表面的顶层金属层、位于介质层下表面的底层金属层以及用于向SIW馈电的50欧姆微带馈线，顶层金属层中心设置有两个方向相反且边靠边并列排列的CSRRs结构，底层金属层中心位置设置有两个并列排列的环形槽，每个环形槽上加载有一个变容二极管；介质层上下两边分别设置有多个金属化过孔，通过金属化过孔连接顶层金属层和底层金属层；本发明专利技术滤波器具有较小的体积和优良的性能，并且可以采用电路板印刷技术来进行制作，工艺成熟且价格低廉。廉。廉。

【技术实现步骤摘要】
一种基于互补开口环与SIW结构的可重构滤波器


[0001]本专利技术属于微波传感器
，特别涉及一种基于互补开口环与SIW结构的可重构滤波器。

技术介绍

[0002]可重构滤波器是用于取代原本射频电路中的滤波器组而被提出的新型滤波器件，可重构滤波器能够通过控制可调谐元件的方式实现对滤波器的工作性能进行重构，以达到对不同频段的信号进行选取的目的，因此能够显著的减小射频电路的面积。相比于传统意义上的滤波器，除了需要满足基本的参数指标，如工作中心频率、相对带宽以及可用的回波损耗和插入损耗外，还要达到调谐速度快、可调范围大且又不影响本身尺寸体积等要求。
[0003]当前被广泛应用于可重构滤波器设计的可重构方式大致可以分为机械调谐和电可调谐两类。其中机械调谐的调谐速度较慢，机械调谐元件的控制系统还要再额外的占用大量的空间不利于小型化和集成化，因此应用范围有限。相比于机械调谐的方式，电可调谐的控制方式更加简单体积也更小，便于集成。常见的电可调滤波器的物理结构为微带形式，在微带结构的末端或者耦合处添加相应的电可调元件，这种滤波器的设计较为灵活。但是微带型的可重构滤波器需要面临的一个问题是损耗较大，射频信号在微带结构上传输的过程中会伴有大量的辐射损耗，在经加载有可调谐元件的路径时，器件的损耗又会进一步地削弱信号的强度，而且这种损耗与信号的频率成正相关，通过滤波器的射频信号的频率越高损耗就越大。在SIW结构被提出之后，其兼具腔体滤波器和微带滤波器的优势受到研究人员的广泛关注，因此大量的基于SIW结构的可重构滤波器被设计出来。与腔体滤波器相比基于SIW结构设计的滤波器具有更小的体积，能够加载电可调元件，控制系统简单，与微带结构的可重构滤波器相比，拥有更低的损耗和更大的功率容量。
[0004]在当前，腔体加机械调谐元件的可重构方式仍旧具有较大的体积，且控制复杂、调谐速度慢。微带形式的滤波器加电可调谐元件的可重构方式，在处理频率较高的信号的时候，辐射损耗会大大增加，且微带形式的滤波器功率容量较低。相比于以上两种形式的可重构滤波器，基于SIW结构的可重构滤波器，既具有腔体低插损、高功率容量的特点，同时又具有微带形式易加工、体积小的特点。本专利技术所提出的基于SIW结构的可重构滤波器不同于SIW的传统工作模式，传统的SIW滤波器工作在特定的传输模式下，而SIW的传输模式所在的频段都要大于其截止频率，这与其物理尺寸有着直接的关联。

技术实现思路

[0005]为了使可重构滤波器工作在SIW的截止频率以下，不会受到截止频率所需要的特定物理尺寸的约束，本专利技术提出一种基于互补开口环与SIW结构的可重构滤波器，包括介质层、位于介质层上表面的顶层金属层、位于介质层下表面的底层金属层以及用于向SIW馈电的50欧姆微带馈线，顶层金属层中心设置有两个方向相反且边靠边并列排列的CSRRs结构，底层金属层中心位置设置有两个并列排列的环形槽，每个环形槽上加载有一个变容二极
管；介质层上下两边分别设置有多个金属化过孔，通过金属化过孔连接顶层金属层和底层金属层；在本实施例中，除了设置在中心区域的CSRRs结构和环形槽，在其他部分底层金属层的金属部分的投影完全覆盖顶层金属层的金属部分的投影，如图2所示，本领域技术人员可以根据实际需要设置金属层的具体覆盖面积。
[0006]作为一种优选实施方式，环形槽尺寸一般小于CSRRs的尺寸。
[0007]进一步的，CSRRs结构由两个大小不同的开口槽环构成，较小的开口环槽内嵌在较大的开口环槽内，且两个开口环槽的开口相反，如图2右侧图所示，两个开口槽中较小的一个内嵌于较大一个的内部，两个CSRRs结构并列设置，并且较大的开口槽的朝向相反，即如图2中所示，上侧CSRRs结构的外侧开口槽的位置在左侧、下侧CSRRs结构的外侧开口槽的位置在右侧。
[0008]进一步的，CSRRs结构中两个开口槽的开口距与两个开口槽之间的间距一致。
[0009]进一步的，CSRRs结构中两个开口槽的槽宽一致。
[0010]进一步的，所述介质层为PCB板。
[0011]进一步的，底层金属层中两个环形槽上分别加载的二极管均位于环形槽靠近金属化过孔一侧的中心位置。
[0012]进一步的，设置在环形槽的二极管的正极与环形槽内侧连接、负极与环形槽外侧连接。
[0013]本专利技术提出的可重构滤波器具有较小的体积(0.2λ
g
*0.3λ
g
,λ
g
是波导波长)和优良的性能，在结构方面可以采用电路板印刷技术(PCB)来进行制作，工艺成熟且价格低廉。
附图说明
[0014]图1为本专利技术一种基于互补开口环与SIW结构的可重构滤波器的三维模型示意图；
[0015]图2为本专利技术一种基于互补开口环与SIW结构的可重构滤波器中顶层金属层和底层金属层的平面示意图；
[0016]图3为本专利技术一种基于互补开口环与SIW结构的可重构滤波器在不同容值下的S参数图；
[0017]图4为本专利技术一种基于互补开口环与SIW结构的可重构滤波器的宽频带S参数图；
[0018]图5为现有技术中一种可重构带通滤波器结构的S参数测试图；
[0019]其中，1、50欧姆微带馈线；2、SIW腔体；3、互补开口环型谐振器；4、环形槽；5、变容二极管；6、金属化过孔。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]本专利技术提出一种基于互补开口环与SIW结构的可重构滤波器，包括介质层、位于介质层上表面的顶层金属层、位于介质层下表面的底层金属层以及用于向SIW馈电的50欧姆微带馈线，顶层金属层中心设置有两个方向相反且边靠边并列排列的CSRRs结构，底层金属
层中心位置设置有两个并列排列的环形槽，每个环形槽上加载有一个变容二极管；介质层上下两边分别设置有多个金属化过孔，通过金属化过孔连接顶层金属层和底层金属层。
[0022]本专利技术所提出的基于SIW结构的可重构滤波器不同于SIW的传统工作模式，传统的SIW滤波器工作在特定的传输模式下，而SIW的传输模式所在的频段都要大于其截止频率，这与其物理尺寸有着直接的关联。本专利技术所设计出的可重构滤波器工作在SIW的截止频率以下，因此不会受到截止频率所需要的特定物理尺寸的约束，相比传统工作方式能够做到体积更小。如图1～2，本专利技术结构包括50欧姆微带馈线1、SIW腔体2、CSRRs结构3、环形槽4和变容二极管5，其整体结构以SIW为基础，通过连接在上表面中心处的50欧姆微带馈线向SIW馈电；在上表面的横向中轴线的两侧刻蚀两个边靠边放置的CSRRs结构，在受到垂直电场激励时CSRRs会表现出电偶极子的性质，根据消逝模传输理论，在SIW中会在截本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于互补开口环与SIW结构的可重构滤波器，包括介质层、位于介质层上表面的顶层金属层、位于介质层下表面的底层金属层以及用于向SIW馈电的50欧姆微带馈线，其特征在于，顶层金属层中心设置有两个方向相反且边靠边并列排列的CSRR结构，底层金属层中心位置设置有两个并列排列的环形槽，每个环形槽上加载有一个变容二极管；介质层上下两边分别设置有多个金属化过孔，通过金属化过孔连接顶层金属层和底层金属层。2.根据权利要求1所述的一种基于互补开口环与SIW结构的可重构滤波器，其特征在于，底层金属层中两个环形槽上分别加载的二极管均位于环形槽靠近金属化过孔一侧的中心位置。3.根据权利要求2所述的一种基于互补开口环与SIW结构的可重构滤波器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，唐家成，牛中乾，聂伟，薛婉茹，乔进财，欧祖强，
申请(专利权)人：电子科技大学重庆微电子产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：