專利名稱：雙模基片集成波導源/負載混合耦合濾波器的制作方法
技術領域：
本發明屬于微波毫米波技術領域，具體涉及一種雙模基片集成波導混合耦合濾波器。
背景技術：
微波濾波器是通信系統和無線系統中常用的元器件之一，其性能的優劣直接影響到整個系統的質量。傳統的金屬波導濾波器具有Q值高、損耗低、選擇性好等優點，但其體積大、成本高、加工難度大，且與有源電路難以集成。基片集成波導技術是近些年提出的一種可以集成于介質基片中的具有低插損、低輻射等特性的新型波導結構，基片集成波導濾 波器不但具有傳統金屬波導濾波器近似的性能，而且具有體積小、重量輕、易于集成等優點。近年來，隨著通信技術的迅猛發展，導致頻譜資源越來越緊張，因而對濾波器的各項性能尤其是帶外選擇特性和體積提出了更高的要求。實現濾波器高選擇性的常用方法是增加濾波器的級數，從而產生更多的傳輸零點以增加阻帶的陡峭度，提高帶外選擇性。但該方法會導致濾波器體積增大，同時損耗也隨之變高，直接影響了系統整體的選擇性、噪聲系數、增益和靈敏度等指標。傳統的單腔雙模濾波器，只能產生一個傳輸零點，如需提高濾波器帶外選擇特性，只能通過級聯諧振腔的形式來產生更多的傳輸零點，這樣同樣會增加了濾波器的損耗、體積和重量，影響了系統的噪聲系數、增益和靈敏度等整體指標。
發明內容
本發明的目的是為了克服傳統的單腔雙模濾波器只能產生一個傳輸零點從而造成帶外選擇特性不高的問題，提出了雙模基片集成波導源/負載混合耦合濾波器。本發明的技術方案雙模基片集成波導源/負載混合耦合濾波器，包括介質基片、第一金屬層、第二金屬層和金屬化通孔陣列，所述第一金屬層和第二金屬層分別貼附于介質基片的上下表面，金屬化通孔陣列貫穿介質基片、第一金屬層和第二金屬層并圍成腔體，在所述腔體中心下部相對的兩端具有兩處開口，所述開口處分別向腔體外引出呈共面微帶傳輸線狀的兩組電流探針，所述兩組電流探針作為濾波器的第一輸入輸出端和第二輸入輸出端，所述第一輸入輸出端和第二輸入輸出端偏離腔體中心一定距離用以產生I禹合的雙模，在第一輸入輸出端和第二輸入輸出端之間的中間位置，設置有設有叉指結構，所述叉指結構采用S形結構。本發明的優點和有益效果相對于傳統雙模基片集成波導濾波器，本發明的技術方案具有以下優點I.本發明具有帶外選擇性高的優點，本發明的腔體雙模模式下，引入S形的叉指結構，激發源負載之間產生混合耦合，有效的增加兩條信號傳輸路徑，使本發明可獲得三個傳輸零點，有效的提高了濾波器的帶外選擇性。2.本發明具有零點的位置靈活調整的特點。通過控制源負載混合耦合部分，即輸入/輸出端的位置以及叉指結構的尺寸，可以根據需求，靈活調整三個零點的位置，更適合實際微波電路應用的要求。3.本發 明具有體積小、損耗低的優點。本發明僅使用一個諧振腔體，利用混合交叉耦合及雙模耦合理論，就能實現與傳統基片集成波導濾波器級級聯才能產生的選擇性，因而在體積、損耗方面，相比于傳統的基片集成波導濾波器更具優勢。4.本發明具有可級聯性，即可與傳統的印制板工藝兼容，也可利用低溫共燒陶瓷工藝的三維特性，實現多級腔體的三維級聯。
圖I為本發明的平面結構示意圖。圖2為本發明的側面結構示意圖。圖3為本發明的平面結構的幾何參數示意圖。圖4為本發明的一個實施例的傳輸特性圖。附圖標記說明介質基片1具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的說明如圖I和圖2所示，雙模基片集成波導源/負載混合耦合濾波器，包括介質基片
11、第一金屬層41、第二金屬層42和金屬化通孔陣列51，所述第一金屬層41和第二金屬層42分別貼附于介質基片11的上下表面，金屬化通孔陣列51貫穿介質基片11、第一金屬層41和第二金屬層42并圍成腔體5，在所述腔體5中心下部相對的兩端具有兩處開口(本發明中腔體中金屬化通孔陣列不連貫的地方被視為開口)，所述開口處分別向腔體5外引出呈共面微帶傳輸線狀的兩組電流探針32，所述兩組電流探針32作為濾波器的第一輸入輸出端21和第二輸入輸出端22,所述第一輸入輸出端21和第二輸入輸出端22偏離腔體5中心一定距離用以產生I禹合的雙模，在第一輸入輸出端21和第二輸入輸出端22之間的中間位置，設置有設有叉指結構31，所述叉指結構31采用S形結構，引入源/負載間的電耦合路徑和磁耦合路徑(所謂的源/負載混合耦合)，有效增加濾波器的電磁能量傳輸通道。上述第一輸入輸出端21和第二輸入輸出端22呈匹配關系，當其中一端作為輸入端時，另一端作為輸出端，反之亦然。本發明的原理是本發明的諧振腔(腔體5)工作于TEltl2和TE2tll兩個模式，電磁信號經第一輸入輸出端21進入本發明濾波器后,將形成四條傳輸路徑,一是由第一輸入輸出端21經第一個模式TEltl2到第二輸入輸出端22, 二是由第一輸入輸出端21經第二個模式TE201到第二輸入輸出端22,三是第一輸入輸出端21與第二輸入輸出端22之間的源/負載耦合，四是由第一輸入輸出端21經S形叉指結構31引入的混合電、磁耦合路徑到第二輸入輸出端22。四條信號傳輸路徑在特定頻率區間內，信號的相位相反，相互抵消形成阻帶，而在幅度相等的頻率處，將會產生傳輸零點，本發明四條傳輸路徑最多可以產生三個傳輸零點。為了進一步的說明上述技術方案的可實施性，下面給出一個具體實施例本發明以中心頻率為IOGHz的雙模基片集成波導源負載混合耦合濾波器為具體的實施案例，并測試了整體性能。如圖3所示的本發明的實施例結構尺寸示意圖，本實施例所用介質基板的相對介電常數e r=5. 9，厚度為0. 4mm ;所采用金屬化通孔陣列的通孔直徑VR為0. 17_，通孔間距VS為0. 5mm,具體的幾何參數為共面波導輸入/輸出端的寬度WlO=O. 6mm,共面波導輸入/輸出端(第一輸入輸出端21和第二輸入輸出端22)的長度L10=3. 7mm,電流探針的寬度Wll=O. 3mm,電流探針的長度Lll=L 5mm, S形叉指結構的寬度W21=l. 4mm, S形叉指結構的長度L21=3. 7mm,腔體結構的寬度Width=13. 4mm,腔體結構的長度Length=13. 6mm。根據上述具體尺寸，按照本發明的基本技術方案形成一具有具體尺寸的濾波器，上述具體尺寸的設定不應被理解為對本發明方案的保護范圍的限制。對上述具體實施例結構的濾波器進行測試，測試儀器為安捷倫公司的E8363B矢量網絡分析儀，如圖4所示的本實施例的傳輸特性圖，圖中實線為測試結果，虛線為仿真結果。該濾波器的中心頻率為10GHz，帶內最小插入損耗為I. 85dB，三個傳輸零點的位置分別位于8. 45GHz，9. 60GHz和11. 08GHz。可以發現，測試結果和仿真結果基本吻合，主要差別在于帶外三個傳輸零點和帶內極點略微偏移，這應該是由于加工精度誤差造成的。該雙模基片集成波導源負載混合耦合濾波器具有很好的帶外選擇性，非常適用與對選擇性及集成度要求很高的微波技術領域
本領域的普通技術人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發明的原理，應被理解為本發明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領域的普通技術人員可以根據本發明公開的這些技術啟示做出各種不脫離本發明實質的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發明的保護范圍內。
權利要求
1.雙模基片集成波導源/負載混合耦合濾波器，包括介質基片(11)、第一金屬層(41)、第二金屬層(42)和金屬化通孔陣列(51 )，所述第一金屬層(41)和第二金屬層(42)分別貼附于介質基片(11)的上下表面，金屬化通孔陣列(51)貫穿介質基片(11)、第一金屬層(41)和第二金屬層(42 )并圍成腔體(5 )，在所述腔體(5 )中心下部相對的兩端具有兩處開口，所述開口處分別向腔體(5)外引出呈共面微帶傳輸線狀的兩組電流探針(32)，所述兩組電流探針(32)作為濾波器的第一輸入輸出端(21)和第二輸入輸出端(22),所述第一輸入輸出端(21)和第二輸入輸出端(22)偏離腔體(5)中心一定距離用以產生I禹合的雙模,在第一輸入輸出端(21)和第二輸入輸出端(22)之間的中間位置，設置有設有叉指結構(31)，所述叉指結構(31)采用S形結構。
全文摘要
本發明涉及雙模基片集成波導源/負載混合耦合濾波器，包括介質基片、第一金屬層、第二金屬層和金屬化通孔陣列，第一金屬層和第二金屬層分別貼附于介質基片的上下表面，金屬化通孔陣列貫穿介質基片、第一金屬層和第二金屬層并圍成腔體，在所述腔體中心下部相對的兩端具有兩處開口，所述開口處分別向腔體外引出呈共面微帶傳輸線狀的兩組電流探針，所述兩組電流探針作為濾波器的第一輸入輸出端和第二輸入輸出端，所述第一輸入輸出端和第二輸入輸出端偏離腔體中心一定距離用以產生耦合的雙模，在第一輸入輸出端和第二輸入輸出端之間的中間位置，設置有設有叉指結構，所述叉指結構采用S形結構。本發明的有益效果有效的提高了濾波器的帶外選擇性。
文檔編號H01P1/205GK102800908SQ201210264940
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月27日 優先權日2012年7月27日
發明者徐自強, 徐從玉, 徐美娟, 夏紅, 廖家軒, 尉旭波 申請人:電子科技大學