一种紧凑的高选择性基片集成波导三角腔宽阻带滤波器制造技术

本发明专利技术属于微波滤波器技术领域，公开了一种紧凑的高选择性基片集成波导三角腔宽阻带滤波器，由上至下依次设置有上层金属层，中间介质层基板，下层金属层，上层金属层通过金属化过孔与所述下层金属层连接，并与中间介质层基板一起形成具有介质填充的腔体，所述腔体的形状都为三角形且只由等腰直角三角腔和等边三角腔组成，所述等腰直角三角腔的直角边长与所述等边三角腔的边长之间为线性关系，整个滤波器的腔体呈五边形结构。本发明专利技术将谐波交错技术与谐波耦合技术结合，并给出基片集成波导等腰直角三角腔的直角边长与基片集成波导等边三角腔的边长之间关系，不仅结构紧凑简单，而且简化了设计步骤，具有重要应用前景。具有重要应用前景。具有重要应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑的高选择性基片集成波导三角腔宽阻带滤波器


[0001]本专利技术属于微波滤波器
，具体的说是涉及一种紧凑的高选择性基片集成波导三角腔宽阻带滤波器。

技术介绍

[0002]无线通信和军事通信对滤波器性能的要求不断增加，滤波器作为射频微波前端电路不可或缺的一部分，其参数直接影响整个前端电路的性能。在基片集成波导技术提出后，取得了长足的进步。
[0003]基片集成波导技术结合微带电路和波导的两者的优点被提出，它既具有波导高品质因数、大功率容量的特点，又具有平面微带电路结构紧凑、易于集成的特点,填补了平面微带/带状线与非平面波导/介质谐振器之间的技术空白。
[0004]谐波交错技术的原理是在设计滤波器时，使得用于构建通带的谐振模式频率相同而其他杂散谐振频率交错分布，当多个谐振器耦合级联形成滤波器时可以实现谐波电平的抑制。其优点是，不会增加任何额外的元件，也无须考虑信号的耦合。缺点是，仅适用于窄带宽和弱耦合的情况，且杂散电平存在不可控性，又是无法使得所有谐波电平均低于理想值。
[0005]谐波耦合控制技术，通过合理选择谐振器之间或端口与输入谐振器之间的耦合位置，可以精准地控制谐波信号的耦合强度，使谐波耦合为零或很弱时便可以实现阻带抑制的功能。还可以利用耦合矩阵综合技术得到阻带响应对应的耦合矩阵，将此耦合矩阵应用于高次谐波来达到杂散抑制的目的。它的优点是，不会增加额外的分布式元件。但需要同时考虑基频和谐波的耦合问题，增加了电路的设计难度。
[0006]交叉耦合技术，如果在两条不同的物理传输路径上传输的信号幅值相同而相位相反，则他们能量互相抵消，这样就可以在虚轴上产生一个传输零点。但是，正负耦合必须同时实现以提供相反的相位。
[0007]现有的基片集成波导宽阻带滤波器存在诸多不足：1、现有的基片集成波导宽阻带滤波器的研究多采用矩形腔和方腔实现，很少有采用三角腔的，截至目前为止，还没有同时采用等腰直角三角腔和等边三角腔来实现具有宽阻带性能的滤波器。2、现有的基片集成波导宽阻带滤波器大多引入专门的电耦合或混合耦合结构来实现交叉耦合所需的负耦合，更多的参数使滤波器的调整参数的过程相对耗时。3、常见的结合矩形腔和方腔来实现的基片集成波导滤波器，其工作频率与方腔的边长、矩形腔的长和宽都有关，且矩形腔边长与方腔边长之间关系不为线性，需要耗费更多的时间来调节滤波器的整体尺寸。

技术实现思路

[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种结构简单紧凑且易于设计加工的高选择性基片集成波导三角腔宽阻带滤波器，是一种全新的基片集成波导宽阻带滤波器，采用三角腔结构简化基片集成波导宽阻带滤波器的整体尺寸确定的同时，将交叉耦合技术、谐波交错技术与谐波耦合控制技术结合，来简化滤波器的结构，提高滤波器通带的选择性，拓
宽滤波器的阻带抑制，提高结构紧凑的高选择性基片集成波导三角腔宽阻带滤波器的可用性。
[0009]为了达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0010]本专利技术是一种紧凑的高选择性基片集成波导三角腔宽阻带滤波器，所述高选择性基片集成波导三角腔宽阻带滤波器由上至下依次设置有上层金属层，中间介质层基板，下层金属层，上层金属层，中间介质层基板与下层金属层图案的几何中心都在同一直线上，上层金属层通过金属化过孔与所述下层金属层连接，并与中间介质层基板一起形成具有介质填充的腔体，每个腔体的轮廓均由所述金属化过孔决定，腔体的形状都为三角形且只由等腰直角三角腔和等边三角腔组成，等腰直角三角腔的直角边长与等边三角腔的边长之间为线性关系，整个滤波器的腔体呈五边形结构。
[0011]本专利技术的进一步改进在于：等腰直角三角腔的直角边长与所述等边三角腔的边长之间的线性关系为：
[0012][0013]式中：a1eff为等腰直角三角腔的直角边长，aeff是等边三角腔的边长，确定任意一个腔体的任一边长，即可确定整个滤波器的尺寸。
[0014]本专利技术的进一步改进在于：所述上层金属层还连接两根馈线，所述馈线所在的腔体为且只为两个相邻且相互耦合的等边三角腔，在每条馈线两侧分别设置有一个耦合缝隙，耦合缝隙的宽为0.2mm，耦合缝隙的长为2.5mm，整个滤波器为单层结构，馈电位置在等边三角腔一边的中心位置，内部所有的耦合窗口距其所在的边长中心都有偏移。
[0015]本专利技术的进一步改进在于：每相邻的两个所述腔体之间都有一个由一对金属化过孔所形成的耦合窗口，由等腰直角三角腔和等边三角腔的工作模式之间耦合来实现电耦合。
[0016]本专利技术的进一步改进在于：金属化过孔的直径为0.5mm，除耦合窗口处之外、每相邻的两个所述金属化过孔之间的间距为1mm，与切角处馈线相连的等边三角腔与等腰直角三角腔之间的耦合窗口宽度为4.19mm，耦合窗口距其所在边的中心位置的偏移量为3.7mm，按逆时针顺序，耦合窗口的宽度依次为4.03mm、3.4mm和2.3mm，按逆时针顺序，耦合窗口距所在边的中心位置的偏移量依次为3.7mm，2mm和2mm。
[0017]本专利技术的进一步改进在于：所述等腰直角三角腔的斜边边长略小于与它耦合的两个等边三角腔的边长之和，等腰直角三角腔的直角顶点正对与它相耦合的两个等边三角腔的顶点。
[0018]本专利技术的进一步改进在于：本专利技术的滤波器同时具有电耦合和磁耦合，在通带两边各产生了一个传输零点，提高了基片集成波导三角腔宽阻带滤波器的选择性。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020]本专利技术填补了高选择性基片集成波导宽阻带滤波器在三角腔方面的专利的空白，与传统高选择性基片集成波导宽阻带滤波器相比，滤波器的耦合结构更为简单，使用谐波交错技术与谐波耦合控制技术，实现了产生两个传输零点提高选择性所需的电耦合和对杂散谐波的抑制，达到了传统高选择性基片集成波导宽阻带滤波器所抑制的阻带宽度。
[0021]本专利技术创新性地将三角腔运用到基片集成波导滤波器的设计当中，简化了基片集
成波导滤波器在任何的工作频率下整体尺寸的确定，减小了基片集成波导滤波器的整体尺寸，更小的尺寸，更简单的结构，更简便的滤波器整体尺寸的确定，使本专利技术在无线通信系统的实用性大大增加。
[0022]本专利技术将谐波交错技术与谐波耦合技术结合，并给出基片集成波导等腰直角三角腔的直角边长与基片集成波导等边三角腔的边长之间关系，不仅结构紧凑简单，而且简化了设计步骤，高的选择性和较宽的阻带抑制使本专利技术在滤除无线通信应用产生的干扰信号以及收发机内部产生的寄生杂波信号等方面具有重要应用前景。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的结构示意图。
[0024]图2是本专利技术的俯视图。
[0025]图3是本专利技术的仰视图。
[0026]图4是本专利技术滤波器的S参数图。
[0027]图5是本专利技术的耦合拓扑图。
[0028]图6是本专利技术的耦合矩阵。
具体实施方式
[0029]以下将以图式揭露本专利技术的实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紧凑的高选择性基片集成波导三角腔宽阻带滤波器，所述高选择性基片集成波导三角腔宽阻带滤波器由上至下依次设置有上层金属层，中间介质层基板(1)，下层金属层，其特点在于：上层金属层，中间介质层基板(1)与下层金属层图案的几何中心都在同一直线上，所述上层金属层通过金属化过孔(2)与所述下层金属层连接，并与中间介质层基板(1)一起形成具有介质填充的腔体，每个所述腔体的轮廓均由所述金属化过孔(2)决定，所述腔体的形状都为三角形且只由等腰直角三角腔和等边三角腔组成，所述等腰直角三角腔的直角边长与所述等边三角腔的边长之间为线性关系，整个滤波器的腔体呈五边形结构。2.根据权利要求1所述的一种紧凑的高选择性基片集成波导三角腔宽阻带滤波器，其特征在于：所述等腰直角三角腔的直角边长与所述等边三角腔的边长之间的线性关系为：式中：a1eff为等腰直角三角腔的直角边长，aeff是等边三角腔的边长，确定任意一个腔体的任一边长，即可确定整个滤波器的尺寸。3.根据权利要求1所述的一种紧凑的高选择性基片集成波导三角腔宽阻带滤波器，其特征在于：所述上层金属层还连接两根馈线，所述馈线所在的腔体为且只为两个相邻且相互耦合的等边三角腔，在每条所述馈线两侧分别设置有一个耦合缝隙(5)，所述耦合缝隙(5)的宽为0.2m...

【专利技术属性】
技术研发人员：许锋，李颖鸣，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：