【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信领域，尤其是一种用于卫星通信的ku波段小型化siw滤波器。
技术介绍
1、卫星通信作为现如今5g移动通信的一种补充，具有很大的前景、意义和挑战。卫星通信可以实现全球范围内的通信覆盖，无论是陆地、海洋还是偏远地区都可以获得稳定的通信服务。此外，卫星通信可以有效扩展和增强现有的地面无线通信网络，提供更广泛、快速和可靠的通信服务。卫星通信在军事、民生和商业领域都具有极其重要的意义，它为这些领域提供了关键的通信能力、信息传递和数据交换，具有广泛的应用。
2、卫星通信为世界各地的人们提供了全球通信的便捷途径，无论是语音通话、短信、互联网访问还是电视广播，都可以覆盖边远地区和遥远的地方。卫星通信支持远程医疗服务，使医生可以通过视频通话或远程监测提供医疗建议，同时将医疗数据传送到医疗中心，帮助边远地区的患者获得及时的医疗服务。卫星通信使教育资源能够覆盖到偏远地区，提供在线教育和远程培训，有助于提高教育水平和技能培训。
3、卫星通信的发展也面临着一系列的问题，其中最为基础的问题即频谱资源的划。卫星通信需要使用特定的频谱资源，而频谱资源是有限的，如何合理管理和分配频谱资源是一个挑战。目前，卫星通信常用的频段即c、ku、ka波段。此外，卫星通信的通信稳定性以及安全性问题也引起了人们广泛关注，例如如何抵抗恶劣天气环境所带来的通信质量问题以及如何对传输信息进行加密保护。卫星通信发展所面临最为重要的挑战就是如何控制成本。卫星通信系统的建设和维护都需要巨大的投资，包括卫星的研制、发射、轨道维护以及地面接收设备等
4、降低卫星通信的成本可以依靠卫星通信系统中射频器件的小型化实现。小型化意味着卫星整体的质量以及空间尺寸的大大减小，这对于卫星的发射以及维护成本的降低起到了至关重要的作用。如何实现高性能卫星通信功能的同时也减少了卫星通信成本是目前亟需考虑的问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于：针对现有技术的问题，提供了一种用于卫星通信的ku波段小型化siw滤波器，从电磁场分布角度考虑，利用电磁场的对称性将其折叠小型化，能够实现高性能卫星通信功能的同时也减少了卫星通信成本，打破了成本与性能之间的制约。
2、为解决以上技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种用于卫星通信的ku波段小型化siw滤波器，包括：底层接地金属层、顶层接地金属层，在底层金属层、顶层金属层之间设置底层基片介质层、以及上层基片介质层，在底层基片介质层、上层基片介质层之间设置有中间金属层；在位于中间金属层的四周以及中线上均匀设置有贯通各层的金属化通孔，金属化通孔上设置有输入端口，输入端口对称一侧设置有输出端口；将中间金属层表面分割为两个相通的区域，构成siw滤波器的两个谐振腔，两个谐振腔通过相通的区域处的耦合窗口进行电磁场的耦合，两个相通的区域表面分别刻蚀对称分布的金属倾斜化叉指结构；两个谐振腔的谐振点相互牵引影响产生滤波通带。
3、进一步地，前述的金属化倾斜叉指结构为金属带条，金属带条交错排列，金属化倾斜叉指结构的间隙上设置有接地金属通孔，用于将金属化倾斜叉指结构所在的中间金属层接地，金属化倾斜叉指结构接地金属通孔和形成一个等效的串联谐振电路。
4、进一步地，前述的金属化通孔、以及接地金属通孔的尺寸如下：
5、s/d＜2,d/w＜0.1，
6、其中s是金属化通孔或接地金属通孔圆心之间的间距，d为金属化通孔或接地金属通孔的直径，w是金属倾斜化叉指结构金属带条的宽度。
7、进一步地，前述的一种用于卫星通信的ku波段小型化siw滤波器，定义siw滤波器的中间金属层一条边为长siw_l，该长siw_l方向为y轴，相邻于长siw_l的边为宽siw_w，该宽siw_w的方向为x轴，金属化倾斜叉指结构在x轴和y轴之间按照预设倾斜角θ设置；定义中间金属层的金属化倾斜叉指结构的金属带条的长度为l，宽度为w，金属带条之间的耦合距离为dij；长siw_l取值范围为：75～85mm，倾斜角θ范围为：40～60度，长度l范围是：0.1～0.5mm，长度l范围是：2～5.5mm，宽度w范围是1～1.5mm。
8、进一步地，前述的金属化倾斜叉指结构利用加载复合右手/左手结构理论进行建模和计算。
9、进一步地，前述的输入端口在射频系统中与天线相连接，输出端口与功率放大器进行连接。
10、进一步地，前述的输入端口、以及输出端口上设置有电磁带隙结构，该电磁带隙结构用于阻止高频杂波对阻带性能的影响，提高滤波器的带外抑制特性。
11、进一步地，前述的底层基片介质层、上层基片介质层是罗杰斯射频板材。
12、进一步地，前述的输入端口和输出端口采用渐变形式的微带线。
13、相较于现有技术，本专利技术采用以上技术方案的有益技术效果如下：本专利技术的一种用于卫星通信的ku波段小型化siw滤波器可应用于卫星通信中，该滤波器具备传统siw滤波器高集成度、高功率传输的优点。此外本专利技术由于采用了四分之一模法，利用电磁场分布的对称性，只取siw谐振腔的一部分，故而减小了体积实现了小型化。本专利技术由于没有对称性的传播模式被限制，不会存在于小型化的siw腔体中，减小了滤波器的带宽，但是通过中间层金属上的倾斜叉指结构得以改善，该金属叉指结构对电磁场传输模式产生了微扰和调控，产生了新的传输模式，弥补了对称模式的缺失。线性渐变端口的使用也是得该滤波器的阻抗匹配性能较好，可方便地接入通信系统之中。
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1.一种用于卫星通信的Ku波段小型化SIW滤波器，包括：底层接地金属层(1)、顶层接地金属层(5)，在底层金属层(1)、顶层金属层(5)之间设置底层基片介质层(3)、以及上层基片介质层(6)，在底层基片介质层(3)、上层基片介质层(6)之间设置有中间金属层(4)；其特征在于，在位于中间金属层(4)的四周以及中线上均匀设置有贯通各层的金属化通孔(7)，金属化通孔(7)上设置有输入端口(10)，输入端口(10)对称一侧设置有输出端口(13)；将中间金属层(4)表面分割为两个相通的区域，构成SIW滤波器(9)的两个谐振腔，两个谐振腔通过相通的区域处的耦合窗口(14)进行电磁场的耦合，两个相通的区域表面分别刻蚀对称分布的金属倾斜化叉指结构(11)；两个谐振腔的谐振点相互牵引影响产生滤波通带。
2.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信的Ku波段小型化SIW滤波器，其特征在于，金属化倾斜叉指结构(11)为金属带条(12)，金属带条(12)交错排列，金属化倾斜叉指结构(11)的间隙上设置有接地金属通孔(8)，用于将金属化倾斜叉指结构(11)所在的中间金属层(4)接地，金属化倾斜叉指
3.根据权利要求2所述的一种用于卫星通信的Ku波段小型化SIW滤波器，其特征在于，金属化通孔(7)、以及接地金属通孔(8)的尺寸如下：
4.根据权利要求3所述的一种用于卫星通信的Ku波段小型化SIW滤波器，其特征在于，定义SIW滤波器(9)的中间金属层(4)一条边为长SIW_L，该长SIW_L方向为Y轴，相邻于长SIW_L的边为宽SIW_W，该宽SIW_W的方向为X轴，金属化倾斜叉指结构(11)在X轴和Y轴之间按照预设倾斜角θ设置；定义中间金属层(4)的金属化倾斜叉指结构(11)的金属带条(12)的长度为l，宽度为w，金属带条(12)之间的耦合距离为dij；长SIW_L取值范围为：75～85mm，倾斜角θ范围为：40～60度，长度l范围是：0.1～0.5mm，长度l范围是：2～5.5mm，宽度w范围是1～1.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信的Ku波段小型化SIW滤波器，其特征在于，金属化倾斜叉指结构(11)利用加载复合右手/左手结构理论进行建模和计算。
6.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信的Ku波段小型化SIW滤波器，其特征在于，输入端口(10)在射频系统中与天线相连接，输出端口(13)与功率放大器进行连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信的Ku波段小型化SIW滤波器，其特征在于，输入端口(10)、以及输出端口(13)上设置有电磁带隙结构(2)，该电磁带隙结构(2)用于阻止高频杂波对阻带性能的影响，提高滤波器(9)的带外抑制特性。
8.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信的Ku波段小型化SIW滤波器，其特征在于，底层基片介质层(3)、上层基片介质层(6)是罗杰斯射频板材。
9.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信的Ku波段小型化SIW滤波器，其特征在于，输入端口(10)和输出端口(13)采用渐变形式的微带线。
...【技术特征摘要】
1.一种用于卫星通信的ku波段小型化siw滤波器，包括：底层接地金属层(1)、顶层接地金属层(5)，在底层金属层(1)、顶层金属层(5)之间设置底层基片介质层(3)、以及上层基片介质层(6)，在底层基片介质层(3)、上层基片介质层(6)之间设置有中间金属层(4)；其特征在于，在位于中间金属层(4)的四周以及中线上均匀设置有贯通各层的金属化通孔(7)，金属化通孔(7)上设置有输入端口(10)，输入端口(10)对称一侧设置有输出端口(13)；将中间金属层(4)表面分割为两个相通的区域，构成siw滤波器(9)的两个谐振腔，两个谐振腔通过相通的区域处的耦合窗口(14)进行电磁场的耦合，两个相通的区域表面分别刻蚀对称分布的金属倾斜化叉指结构(11)；两个谐振腔的谐振点相互牵引影响产生滤波通带。
2.根据权利要求1所述的一种用于卫星通信的ku波段小型化siw滤波器，其特征在于，金属化倾斜叉指结构(11)为金属带条(12)，金属带条(12)交错排列，金属化倾斜叉指结构(11)的间隙上设置有接地金属通孔(8)，用于将金属化倾斜叉指结构(11)所在的中间金属层(4)接地，金属化倾斜叉指结构(11)接地金属通孔(8)和形成一个等效的串联谐振电路。
3.根据权利要求2所述的一种用于卫星通信的ku波段小型化siw滤波器，其特征在于，金属化通孔(7)、以及接地金属通孔(8)的尺寸如下：
4.根据权利要求3所述的一种用于卫星通信的ku波段小型化siw滤波器，其特征在于，定义siw滤波器(9)的中间金属层(4)一条边为长siw...
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