一種高頻率選擇性基片集成波導平衡式雙通帶濾波器的制作方法

本發明涉及微波技術領域，特別是一種高頻率選擇性基片集成波導平衡式雙通帶濾波器。

背景技術：

自從基片集成波導的概念提出以來，就受到了國內外學者的廣泛關注。基片集成波導由上下金屬面、金屬間的介質板以及兩側連接金屬板的金屬化過孔組成，這種平面結構，可以通過PCB工藝來實現。與具有類似工藝的微帶結構相比，基片集成波導繼承了傳統介質填充矩形波導的大部分優點，如插入損耗低、輻射小，同時還兼備了微帶結構的很多優點，如剖面低、易于加工、易于集成。基片集成波導的這些優點使其被應用到很多微波器件的設計中。

國內外現有的平衡式雙通帶濾波器多基于微帶線結構設計，存在損耗高、功率容量小的問題；基于基片集成波導技術的高頻率選擇性平衡式雙通帶濾波器設計的研究很少，往往只關注共模信號的抑制，差模頻率選擇性能考慮較少，帶外抑制性能不理想。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種能夠實現差模高帶外抑制、高共模抑制、低損耗、小型化的高頻率選擇性基片集成波導平衡式雙通帶濾波器。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種高頻率選擇性基片集成波導平衡式雙通帶濾波器，該濾波器基于基片集成波導，包括上層介質基片和下層介質基片，所述上層介質基片的上表面設置上金屬層，下層介質基片的下表面設置下金屬層，上層介質基片、下層介質基片之間設置中間金屬層；所述上層介質基片設置有一圈上層金屬化通孔，下層介質基片設置有一圈下層金屬化通孔；第一微帶線和第二微帶線，以及第三微帶線和第四微帶線分別組成一對差分饋電端口；所述中間金屬層設置四個矩形的第一孔隙、第二孔隙、第三孔隙和第四孔隙。

進一步地，所述上金屬層、上層介質基片、中間金屬層以及上層介質基片中的上層金屬化通孔構成上諧振腔；下金屬層、下層介質基片、中間金屬層以及下層介質基片中的下層金屬化通孔構成下諧振腔；上諧振腔通過關于諧振腔中心對稱的第一微帶線、第二微帶線進行差分饋電，下諧振腔通過關于諧振腔中心對稱的第三微帶線、第四微帶線進行差分饋電。

進一步地，所述中間金屬層設置四個矩形的第一孔隙、第二孔隙、第三孔隙和第四孔隙，其中第一孔隙和第四孔隙關于中間金屬層的中心點對稱分布，第二孔隙和第三孔隙同樣關于中間金屬層的中心點對稱分布。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：(1)得益于該設計中所采用的結構，在雙通帶的中間，低通帶的下邊帶和高通帶的上邊帶分別產生一個帶外零點，頻率選擇性能優異；(2)得益于該設計中所采用的結構，一對差分饋電微帶線輸入為差模信號時，腔體能很好的傳遞信號；而當輸入為共模時，場幾乎沒有傳遞，起到了共模抑制的作用；(3)得益于該設計中所采用的結構，形成的平衡式雙通帶濾波器具有低損耗、高功率容量、高集成度的特點，十分適合用于高集成度、低損耗的的通信前端。

附圖說明

圖1是本發明平衡式雙通帶濾波器的立體結構示意圖。

圖2是本發明平衡式雙通帶濾波器的頂部結構示意圖。

圖3是本發明平衡式雙通帶濾波器的耦合拓撲結構圖

圖4是本發明實施例1的頻率響應仿真和測試結果圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。

結合圖1，本發明高頻率選擇性基片集成波導平衡式雙通帶濾波器，包括上層介質基片5和下層介質基片11，所述上層介質基片5的上表面設置上金屬層1，下層介質基片11的下表面設置下金屬層12，上層介質基片5、下層介質基片11之間設置中間金屬層10；所述上層介質基片5設置有一圈上層金屬化通孔2，下層介質基片11同樣設置有一圈下層金屬化通孔13；

進一步地，上金屬層1、上層介質基片5、中間金屬層10以及上層介質基片中的上層金屬化通孔2構成上諧振腔；下金屬層12、下層介質基片11、中間金屬層10以及下層介質基片中的下層金屬化通孔13構成下諧振腔；上諧振腔通過關于諧振腔中心對稱的第一微帶線3、第二微帶線4進行差分饋電，下諧振腔通過關于諧振腔中心對稱的第三微帶線14、第四微帶線15進行差分饋電。

進一步地，所述中間金屬層10設置四個矩形的第一孔隙6、第二孔隙7、第三孔隙8和第四孔隙9。第一孔隙6、第四孔隙9關于中間金屬層10的水平對稱面對稱分布，第二孔隙7、第三孔隙8關于中間金屬層10的中心點對稱分布。

實施例1

結合圖1和圖2，本發明高頻率選擇性基片集成波導平衡式雙通帶濾波器，包括上下層疊的上層介質基片5和下層介質基片11，采用Rogers 5880介質板設計，每層介質厚度為20mil，相對介電常數為2.2。上層介質基片5的上金屬層1，以及下層介質基片11的下金屬層12為矩形，其長為32mm，寬為27mm；所述上層介質基片5設置有一圈上層金屬化通孔2，下層介質基片11同樣設置有一圈下層金屬化通孔13，通孔直徑0.6mm，間距1mm，金屬通孔的長L1＝30mm，寬W1＝25mm；

所述上金屬層1為矩形，上諧振腔通過兩條關于諧振腔中心對稱的第一微帶線3、第二微帶線4進行差分饋電；下諧振腔通過兩條關于諧振腔中心對稱的第三微帶線14、第四微帶線15進行差分饋電；微帶線到最近長邊的距離S1＝7.73mm，深入腔體的距離L2＝9.3mm，寬度W2＝1.55mm，腔體內部連接微帶線的部分開槽寬度W4＝2.03mm；微帶線所述中間金屬層10設置四個矩形的第一孔隙6、第二孔隙7、第三孔隙8和第四孔隙9。其中第一孔隙6、第四孔隙9關于中間金屬層10的中心點對稱，長L3＝4mm，寬W3＝1mm，到金屬層10中心的距離S3＝9mm；第二孔隙7、第三孔隙8關于中間金屬層10的中心點對稱，孔隙的一短邊到水平平分線的距離L4＝5.4mm，另一短邊到水平平分線的距離L5＝4.4mm，寬度W5＝1mm，到金屬層10中心的距離S2＝8.65mm。

圖3為本發明的基片集成波導平衡式帶通濾波器第一實施例的耦合拓撲結構，其中，S表示源，L表示負載，Cav1表示上諧振腔，Cav2表示下諧振腔，R1和R3表示上諧振腔中的諧振模式TE₂₀₁模和TE₁₀₂模，R2和R4表示下諧振腔中的諧振模式TE₂₀₁模和TE₁₀₂模。節點之間的連線表示耦合路徑。

圖4為該濾波器頻率響應曲線的仿真和測試結果。Sdd11、Sdd21為輸入為差模信號時的頻率響應；Scc21為輸入為共模信號時的頻率響應。差模激勵下雙通帶的中心頻率為7.82GHz，8.8GHz，3dB帶寬分別為370MHz，450MHz，三個傳輸零點的頻率分別為6.86GHz，8.28GHz和10.12GHz，兩個通帶內的最小插損分別為1.3dB和1.23dB，回波損耗優于15dB，差模通帶內的共模抑制大于35dB。

本發明提出的高頻率選擇性平衡式雙通帶濾波器采用的獨特結構，產生三個零點位于雙通帶的中間、低通帶的下邊帶和高通帶的上邊帶，具有了很好的頻率選擇性和優異的差模帶外抑制性能，此外本發明提出的結構還實現了較好的共模抑制。