多層混合模六邊形基片集成波導濾波器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種帶外選擇性較高且體積小、損耗低的多層混合模六邊形基片集成波導濾波器。該濾波器的共面波導輸入端與共面波導輸出端之間存在夾角，并通過設置在第一金屬層上的六邊形耦合槽組合結構的加載效應，既可以有效激勵腔體中諧振的二次模，以及左傾和右傾兩個非諧振高次模，又可以激發濾波器源和負載之間的電磁耦合，有效增加信號傳輸路徑，從而在原有一個傳輸零點的基礎上額外獲得兩個傳輸零點，通過設置在第二金屬層上的兩個對稱分布的V形耦合槽可以實現第一諧振腔與第二諧振腔之間的耦合，再產生第四個傳輸零點，進一步展寬了阻帶寬度并提高阻帶衰減量，同時該濾波器損耗較低、體積較小。適合在微波毫米波【技術領域】推廣應用。
【專利說明】多層混合模六邊形基片集成波導濾波器
【技術領域】
[0001]本發明涉及微波毫米波【技術領域】，具體涉及一種多層混合模六邊形基片集成波導濾波器。
【背景技術】
[0002]濾波器是通信系統中最常用的元器件之一，其性能的優劣直接影響到電路系統的質量。傳統的濾波器一般分為金屬波導濾波器和平面微帶或帶線結構濾波器。傳統的金屬波導濾波器具有損耗低、Q值高、選擇性好等優點，但存在體積大、加工復雜以及與平面電路難以集成的缺點。微帶或帶線濾波器雖易于與平面電路集成，但其損耗大、Q值低，特別是在高頻頻段，存在較大輻射，從而影響電路穩定性。
[0003]基于基片集成波導技術的濾波器在保留了金屬波導濾波器Q值高、選擇性好的特點的同時，還兼具了平面微帶及帶線濾波器的易于集成、成本低、加工方便的優勢，在近年來受到了廣泛的關注。隨著頻譜資源的日益匱乏，對濾波器的傳輸零點及選擇性要求更高，而在傳統的基片集成波導濾波器的設計中，N階諧振腔獲得的傳輸零點一般只能獲得N-2個，如需更多的傳輸零點，只能通過增加諧振腔個數的方式來實現，但基片集成波導諧振腔單元所占的面積依然相對較大，如果諧振腔個數增多，濾波器在電路中將會占用較多的面積，非常不利于滿足現代通信系統對濾波器的體積、選擇性和集成度方面提出的苛刻要求。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種帶外選擇性較高且體積小、損耗低的多層混合模六邊形基片集成波導濾波器。
[0005]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是:該多層混合模六邊形基片集成波導濾波器，包括從上到下依次層疊設置的第一金屬層、第一介質基板、第二金屬層、第二介質基板、第三金屬層，所述第一金屬層上設置有共面波導輸入端、共面波導輸出端，所述共面波導輸入端與共面波導輸出端之間存在夾角，所述第一介質基板上設置有貫穿第一介質基板的上金屬化通孔陣列，所述上金屬化通孔陣列與第一金屬層、第二金屬層共同圍成六邊形的第一諧振腔，所述第二介質基板上設置有貫穿第二介質基板的下金屬化通孔陣列，所述下金屬化通孔陣列與第二金屬層、第三金屬層共同圍成六邊形的第二諧振腔，所述第二諧振腔位于第一諧振腔的正下方，所述第一金屬層上設置有六邊形耦合槽組合結構，所述六邊形耦合槽組合結構位于第一諧振腔的內，所述六邊形耦合槽組合結構包括一個依次貫穿第一金屬層、第一介質基板的金屬化耦合通孔、設置在第一金屬層上的一個六邊形耦合槽和兩個彎折形槽，所述金屬化耦合通孔位于六邊形耦合槽的圍成的空間內，所述六邊形耦合槽位于兩個彎折形槽圍成的空間內；所述第二金屬層上設置有兩個對稱分布的V形耦合槽，所述兩個V形耦合槽位于第二諧振腔內并且圍繞第二諧振腔的中心對稱設置。
[0006]進一步的是，所述共面波導輸入端與共面波導輸出端之間的夾角為115?125°。
[0007]進一步的是，所述金第一金屬層、第二金屬層、第三金屬層采用金或銀制作而成。[0008]進一步的是，所述第一介質基板、第二介質基板采用介電常數在1-20范圍內的微波介質陶瓷制作而成。
[0009]本發明的有益效果:本發明所述多層混合模六邊形基片集成波導濾波器的共面波導輸入端與共面波導輸出端之間存在夾角，并通過設置在第一金屬層上的六邊形耦合槽組合結構的加載效應，既可以有效激勵諧振腔腔體中諧振的二次模，以及左傾和右傾兩個非諧振高次模，又可以激發濾波器源和負載之間的電磁耦合，有效增加信號傳輸路徑，從而在原有一個傳輸零點的基礎上額外獲得兩個傳輸零點，由于第二諧振腔位于第一諧振腔的正下方，通過設置在第二金屬層上的兩個對稱分布的V形耦合槽可以實現第一諧振腔與第二諧振腔之間的耦合，再產生第四個傳輸零點，進一步展寬了阻帶寬度并提高阻帶衰減量，而且本發明所述的諧振腔垂直分布的布局特點，無需占用更多的電路面積，使得多層混合模六邊形基片集成波導濾波器的體積較小，同時也可以根據需求垂直級聯更多的諧振腔，另夕卜，只使用了兩個諧振腔就能實現四個極點和傳輸零點，而傳統的交叉耦合腔體濾波器實現相似的性能需要六個腔體，因此本發明所述的多層混合模六邊形基片集成波導濾波器損耗較低，再者，通過控制共面波導輸入端、共面波導輸出端和六邊形耦合槽結構的位置和角度，可以靈活調整四個零點的位置，滿足實際應用的需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明多層混合模六邊形基片集成波導濾波器的三維結構示意圖；
[0011]圖2本發明多層混合模六邊形基片集成波導濾波器的耦合拓撲圖，其中Rl和R2代表第一諧振腔的兩個諧振二次模，R3和R4代表第二諧振腔的兩個諧振二次模，R5和R6代表第一諧振腔中的左傾和右傾兩個非諧振高次模；
[0012]圖3本發明多層混合模六邊形基片集成波導濾波器的左傾非諧振高次模式的電場分布圖；
[0013]圖4本發明多層混合模六邊形基片集成波導濾波器的右傾非諧振高次模式的電場分布圖；
[0014]圖5本發明多層混合模六邊形基片集成波導濾波器與傳統的雙模基片集成波導濾波器的傳輸特性對比圖；
[0015]圖中標記說明:第一金屬層1、第一介質基板2、第二金屬層3、第二介質基板4、第三金屬層5、上金屬化通孔陣列61、下金屬化通孔陣列62、共面波導輸入端7、共面波導輸出端8、六邊形耦合槽組合結構9、金屬化耦合通孔91、六邊形耦合槽92、彎折形槽93、V形耦合槽10 ;第一諧振腔11、第二諧振腔12。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步的說明。
[0017]如圖1所示，該多層混合模六邊形基片集成波導濾波器，包括從上到下依次層疊設置的第一金屬層1、第一介質基板2、第二金屬層3、第二介質基板4、第三金屬層5,所述第一金屬層I上設置有共面波導輸入端7、共面波導輸出端8，所述共面波導輸入端7與共面波導輸出端8之間存在夾角，所述第一介質基板2上設置有貫穿第一介質基板2的上金屬化通孔陣列61，所述上金屬化通孔陣列61與第一金屬層1、第二金屬層3共同圍成六邊形的第一諧振腔11，所述第二介質基板4上設置有貫穿第二介質基板4的下金屬化通孔陣列62，所述下金屬化通孔陣列62與第二金屬層3、第三金屬層5共同圍成六邊形的第二諧振腔12，所述第二諧振腔12位于第一諧振腔11的正下方，所述第一金屬層I上設置有六邊形耦合槽組合結構9，所述六邊形耦合槽組合結構9位于第一諧振腔11的內，所述六邊形耦合槽組合結構9包括一個依次貫穿第一金屬層1、第一介質基板2的金屬化耦合通孔91、設置在第一金屬層I上的一個六邊形耦合槽92和兩個彎折形槽93，所述金屬化耦合通孔91位于六邊形耦合槽92的圍成的空間內，所述六邊形耦合槽92位于兩個彎折形槽93圍成的空間內；所述第二金屬層3上設置有兩個對稱分布的V形耦合槽10，所述兩個V形耦合槽10位于第二諧振腔12內并且圍繞第二諧振腔12的中心對稱設置。所述兩個彎折形槽93圍成一個不連續的六邊形槽，所述兩個彎折形槽93的端頭不連通，所述兩個V形耦合槽10的V形開口相對設置。本發明所述多層混合模六邊形基片集成波導濾波器的共面波導輸入端7與共面波導輸出端8之間存在夾角，并通過設置在第一金屬層I上的六邊形耦合槽組合結構9的加載效應，既可以有效激勵諧振腔腔體中諧振的二次模，以及左傾和右傾兩個非諧振高次模，又可以激發濾波器源和負載之間的電磁耦合，有效增加多條信號傳輸路徑，如圖3、4所示，從而在原有一個傳輸零點的基礎上額外獲得兩個傳輸零點，由于第二諧振腔12位于第一諧振腔11的正下方，通過設置在第二金屬層3上的兩個對稱分布的V形耦合槽10可以實現第一諧振腔11與第二諧振腔12之間的耦合，再產生第四個傳輸零點，進一步展寬了阻帶寬度并提高阻帶衰減量，而且本發明所述的諧振腔垂直分布的布局特點，無需占用更多的電路面積，使得多層混合模六邊形基片集成波導濾波器的體積較小，同時也可以根據需求垂直級聯更多的諧振腔，另外，只使用了兩個諧振腔就能實現四個極點和傳輸零點，而傳統的交叉耦合腔體濾波器實現相似的性能需要六個腔體，因此本發明所述的多層混合模六邊形基片集成波導濾波器損耗較低，再者，通過控制共面波導輸入端7、共面波導輸出端8和六邊形耦合槽92結構的位置和角度，可以靈活調整四個零點的位置，滿足實際應用的需求。
[0018]圖3、圖4給出了該多層混合模六邊形基片集成波導濾波器的左傾和右傾兩個非諧振高次模式的電場分布。為了更加有效的激勵諧振腔左傾和右傾兩個非諧振高次模，所述共面波導輸入端7與共面波導輸出端8之間的夾角優選為115?125°。
[0019]為了便于制作加工,所述金第一金屬層1、第二金屬層3、第三金屬層5米用金或銀制作而成；所述第一介質基板2、第二介質基板4采用介電常數在1-20范圍內的微波介質陶瓷制作而成。
[0020]圖5是本發明多層混合模六邊形基片集成波導濾波器與傳統的雙模基片集成波導濾波器的傳輸特性對比圖，由圖中可以看出，本發明多層混合模六邊形基片集成波導濾波器可以產生四個傳輸零點，而傳統的雙模基片集成波導濾波器只產生一個傳輸零點，即在沒有增加濾波器傳輸損耗的基礎上實現更好的選擇特性和更寬的阻帶。
【權利要求】
1.多層混合模六邊形基片集成波導濾波器，其特征在 于:包括從上到下依次層疊設置的第一金屬層(1)、第一介質基板(2)、第二金屬層(3)、第二介質基板(4)、第三金屬層(5),所述第一金屬層(1)上設置有共面波導輸入端(7)、共面波導輸出端(8)，所述共面波導輸入端(7)與共面波導輸出端(8)之間存在夾角，所述第一介質基板(2)上設置有貫穿第一介質基板(2)的上金屬化通孔陣列(61 )，所述上金屬化通孔陣列(61)與第一金屬層(1)、第二金屬層(3)共同圍成六邊形的第一諧振腔(11)，所述第二介質基板(4)上設置有貫穿第二介質基板(4)的下金屬化通孔陣列(62)，所述下金屬化通孔陣列(62)與第二金屬層(3)、第三金屬層(5)共同圍成六邊形的第二諧振腔(12)，所述第二諧振腔(12)位于第一諧振腔(11)的正下方，所述第一金屬層(1)上設置有六邊形耦合槽組合結構(9)，所述六邊形耦合槽組合結構(9)位于第一諧振腔(11)的內，所述六邊形耦合槽組合結構(9)包括一個依次貫穿第一金屬層(I)、第一介質基板(2)的金屬化耦合通孔(91)、設置在第一金屬層(1)上的一個六邊形耦合槽(92 )和兩個彎折形槽(93 )，所述金屬化耦合通孔(91)位于六邊形耦合槽(92)的圍成的空間內，所述六邊形耦合槽(92)位于兩個彎折形槽(93)圍成的空間內；所述第二金屬層(3)上設置有兩個對稱分布的V形耦合槽(10)，所述兩個V形耦合槽(10)位于第二諧振腔(12)內并且圍繞第二諧振腔(12)的中心對稱設置。
2.如權利要求1所述的多層混合模六邊形基片集成波導濾波器，其特征在于:所述共面波導輸入端(7)與共面波導輸出端(8)之間的夾角為115~125°。
3.如權利要求1或2所述的多層混合模六邊形基片集成波導濾波器，其特征在于:所述金第一金屬層(I)、第二金屬層(3)、第三金屬層(5)米用金或銀制作而成。
4.如權利要求3所述的多層混合模六邊形基片集成波導濾波器，其特征在于:所述第一介質基板(2)、第二介質基板(4)采用介電常數在1-20范圍內的微波介質陶瓷制作而成。
【文檔編號】H01P1/208GK103904391SQ201410136134
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月8日 優先權日:2014年4月8日
【發明者】徐自強, 張根, 郭俊宇, 夏紅, 程革勝, 楊邦朝 申請人:電子科技大學