一种传输零点可调的毫米波SIW滤波器及其实现方法技术

本发明专利技术公开了一种传输零点可调的毫米波SIW滤波器及其实现方法，所述滤波器包括上层金属镀层、介质集成基板和下层金属镀层构成的基片，所述基片上依次序设置有输入五折鳍线结构、谐振腔体以及输出五折鳍线结构，所述谐振腔体由所述基片上开设的圆形金属化通孔包围构成，在所述谐振腔体内部还包括多个谐振金属化通孔，所述谐振金属化通孔用于对所述谐振腔体进行调谐。本发明专利技术实施例提供了一种结构简单、易于加工、传输零点灵活可控的滤波器，能够广泛应用于滤波器技术领域。广泛应用于滤波器技术领域。广泛应用于滤波器技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种传输零点可调的毫米波SIW滤波器及其实现方法


[0001]本专利技术涉及滤波器
，尤其是一种传输零点可调的毫米波SIW滤波器及其实现方法。

技术介绍

[0002]随着成像、雷达等在毫米波频段的发展，其对滤波器的高性能、高集成度等方面都提出了更高需求。但随着频率的升高，微带滤波器因Q值降低而使得选择性变差，已经难以满足毫米波高频段的应用需求。基于介质集成波导(Substrate
‑
Integrated Waveguide，SIW)的毫米波带通滤波器拥有低损耗、低成本、低剖面、好的电磁屏蔽性和易加工、易与其他平面电路结构集成的优点而备受青睐。
[0003]通常滤波器的尺寸与波长呈正相关，在毫米波高频段滤波器设计时会存在加工精度的问题，这不利于滤波器的大批量生产。相关技术中使用交叉耦合技术、双模以及多模腔技术、非谐振点提取技术等方法对滤波器的性能进行改善，但是这些方法通过引入缝隙或折叠结构实现负耦合的方式产生传输零点来改善滤波器性能，对于高频滤波器而言缝隙的引入不可避免地会带来辐射损耗，使得滤波器性能恶化，且滤波器性能通常对缝隙尺寸敏感，会带来一定的加工难度，存在低选择性、设计效率低下等问题。
[0004]综合上述，相关技术中存在的技术问题亟需得到解决。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种传输零点可调的毫米波SIW滤波器及其实现方法，以实现提高滤波器的性能。
[0006]一方面，本专利技术提供了一种传输零点可调的毫米波SIW滤波器，所述滤波器包括上层金属镀层、介质集成基板和下层金属镀层构成的基片，所述基片上依次序设置有输入五折鳍线结构、谐振腔体以及输出五折鳍线结构，所述谐振腔体由所述基片上开设的圆形金属化通孔包围构成，在所述谐振腔体内部还包括多个谐振金属化通孔，所述谐振金属化通孔用于对所述谐振腔体进行调谐。
[0007]可选地，所述谐振腔体包括第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔；在所述第二谐振腔的内部包括第一谐振金属化通孔、第二谐振金属化通孔、第三谐振金属化通孔和第四谐振金属化通孔，在所述第三谐振腔的内部包括第五谐振金属化通孔、第六谐振金属化通孔、第七谐振金属化通孔、第八谐振金属化通孔。
[0008]可选地，所述第二谐振腔关于电场E面和磁场H面对称，所述第三谐振腔关于电场E面和磁场H面对称，所述第一谐振腔、所述第二谐振腔、所述第三谐振腔和所述第四谐振腔均在同一条直线上。
[0009]可选地，所述第一谐振腔和所述第四谐振腔的主谐振模式为TE
101
，由第一公式确定：
[0010][0011]式中，f
101
为模式TE
101
的谐振频率，f0为滤波器的中心频率，c是光在自由空间内的传播速度，ε
r
为介质集成基板的相对介电常数，a1为第一谐振腔长度，l1为第一谐振腔的宽度。
[0012]可选地，所述第二谐振腔和所述第三谐振腔的主谐振模式为TE
301
，非谐振模式为TE
102
，所述主谐振模式由第二公式确定：
[0013][0014]其中，f
301
为模式TE
301
的谐振频率，f0为滤波器的中心频率，c是光在自由空间内的传播速度，ε
r
为介质集成基板的相对介电常数，a2为第二谐振腔长度，l2为第二谐振腔的宽度。
[0015]可选地，所述第二谐振腔的长度和宽度和所述第三谐振腔的长度和宽度相同，所述第一谐振腔的长度和宽度和所述第四谐振腔的长度和宽度相同。
[0016]可选地，所述谐振腔体中的每一个谐振腔的左右两侧均有部分圆形金属化通孔缺失，形成相邻谐振腔之间的耦合窗口。
[0017]可选地，所述上层金属镀层、所述介质集成基板和所述下层金属镀层均相对于基片的水平中心线的平面对称。
[0018]可选地，所述上层金属镀层的厚度和所述下层金属镀层的厚度均为18um，所述介质集成基板的厚度为0.254mm。
[0019]另一方面，本专利技术实施例还提供了一种传输零点可调的毫米波SIW滤波器的调谐方法，应用于如前面所述的一种传输零点可调的毫米波SIW滤波器，包括：
[0020]通过调整谐振金属化通孔的位置，对谐振腔体内的谐振模式和非谐振模式进行调谐，获得稳定的传输曲线。
[0021]本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术实施例提出一种传输零点可调的毫米波SIW滤波器，通过在谐振腔中引入调谐金属化通孔，可以使得电磁波在谐振腔内产生电磁相消的现象，从而产生传输零点，使滤波器具有高频率选择性；本专利技术实施例通过改变调谐金属化通孔的位置实现传输零点的灵活可调而不破坏滤波器的整体对称性，能够提高滤波器的设计效率。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是本申请实施例提供的一种传输零点可调的毫米波SIW滤波器的侧视图；
[0024]图2是本申请实施例提供的一种传输零点可调的毫米波SIW滤波器的俯视图；
[0025]图3是本申请实施例提供的一种谐振腔体中第二谐振腔和第三谐振腔的结构示意图；
[0026]图4是本申请实施例提供的一种谐振腔体中第二谐振腔和第三谐振腔的低通电路拓扑结构图；
[0027]图5是本申请实施例提供的一种谐振腔体中第二谐振腔和第三谐振腔的传输零点随调谐金属化通孔间距离变化的曲线图；
[0028]图6是本申请实施例提供的一种传输零点可调的毫米波SIW滤波器的尺寸示意图；
[0029]图7是本申请实施例提供的一种传输零点可调的毫米波SIW滤波器的频率响应结果图。
具体实施方式
[0030]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0031]在相关技术中，针对提高滤波器选择性和带外抑制的问题，通常使用交叉耦合技术、双模以及多模腔技术、非谐振点提取技术等方法，但是这些方法一般通过引入缝隙或折叠结构实现负耦合的方式产生传输零点来改善滤波器性能，然而对于高频滤波器而言缝隙的引入不可避免地会带来辐射损耗，使得滤波器性能恶化，且滤波器性能通常对缝隙尺寸敏感，会带来一定的加工难度。
[0032]通过适当的设计，多模腔体和非谐振点提取技术可以产生一个或多个极点和有限传输零点来改进滤波器性能。相关技术中提出了一种singlet结构可以在产生一个传输极点的同时通过调节输入输出端口的相对位置产生一个低于或高于中心频率的传输零点。但是该结构存在一个缺点：若为了提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传输零点可调的毫米波SIW滤波器，其特征在于，所述滤波器包括上层金属镀层、介质集成基板和下层金属镀层构成的基片，所述基片上依次序设置有输入五折鳍线结构、谐振腔体以及输出五折鳍线结构，所述谐振腔体由所述基片上开设的圆形金属化通孔包围构成，在所述谐振腔体内部还包括多个谐振金属化通孔，所述谐振金属化通孔用于对所述谐振腔体进行调谐。2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述谐振腔体包括第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔；在所述第二谐振腔的内部包括第一谐振金属化通孔、第二谐振金属化通孔、第三谐振金属化通孔和第四谐振金属化通孔，在所述第三谐振腔的内部包括第五谐振金属化通孔、第六谐振金属化通孔、第七谐振金属化通孔、第八谐振金属化通孔。3.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述第二谐振腔关于电场E面和磁场H面对称，所述第三谐振腔关于电场E面和磁场H面对称，所述第一谐振腔、所述第二谐振腔、所述第三谐振腔和所述第四谐振腔均在同一条直线上。4.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述第一谐振腔和所述第四谐振腔的主谐振模式为TE
101
，由第一公式确定：式中，f
101
为模式TE
101
的谐振频率，f0为滤波器的中心频率，c是光在自由空间内的传播速度，ε
r
为介质集成基板的相对介电常数，a1为第一谐振腔长度，l1为第一谐振腔的宽度。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖钰，谭舒婷，董宏伟，胡俊，陈曾平，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：