基于八分之一模基片集成波導的高頻率選擇性帶通濾波器的制作方法

本發明涉及微波技術領域，特別是一種基于八分之一模基片集成波導的高頻率選擇性帶通濾波器。

背景技術：

自從基片集成波導的概念提出以來，以其低損耗、低成本、高功率容量和易于集成的優點受到了國內外學者的廣泛關注。為了減小基片集成波導體積，先后提出了各種小型化的改進結構，如半模基片集成波導、折疊半模基片集成波導、四分之一模基片集成波導和八分之一模基片集成波導。

國內外報導的基于基片集成波導技術的濾波器實現高頻率選擇性的方法都是通過多個基片集成波導整諧振腔耦合的方式產生傳輸零點，體積都較大。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種能夠實現高頻率選擇性、低損耗、小型化的基于八分之一模基片集成波導的帶通濾波器。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于八分之一模基片集成波導的高頻率選擇性帶通濾波器，該濾波器基于八分之一模基片集成波導，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有上金屬層，下層介質基片的下表面設置有下金屬層，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第一排金屬化通孔、第二排金屬化通孔，下層介質基片相應的位置設置第三排金屬化通孔、第四排金屬化通孔；

所述上金屬層、下金屬層均為等腰直角三角形；第一條饋電微帶線設置于上層介質基片，且與上金屬層的斜邊相接；第二條饋電微帶線設置于下層介質基片，且與下金屬層的斜邊相接；所述中間金屬層設置一個矩形的第一孔隙，以及一個扇形的第二孔隙。

進一步地，所述饋電微帶線與上金屬層的斜邊靠近扇形空隙處相連，所述饋電微帶線與下金屬層的斜邊靠近扇形空隙處相連，且兩條饋電微帶線關于中間金屬層上下對稱。

進一步地，所述上金屬層被第一排金屬化通孔、第二排金屬化通孔所在直線分為上下兩部分，其中與第一饋電微帶線相連的記為上金屬層下部分，不與饋電微帶線相連的記為上金屬層上部分；下金屬層被第三排金屬化通孔、第四排金屬化通孔所在直線分為上下兩部分，其中與第二饋電微帶線相連的記為下金屬層下部分，不與饋電微帶線相連的記為下金屬層上部分；

所述上金屬層下部分、上層介質基片、中間金屬層和第一排金屬化通孔、第二排金屬化通孔構成八分之一模基片集成波導腔體，記為一號腔體；上金屬層上部分、上層介質基片、中間金屬層和第一排金屬化通孔、第二排金屬化通孔構成八分之一模基片集成波導腔體，記為二號腔體；下金屬層下部分、下層介質基片、中間金屬層和第三排金屬化通孔、第四排金屬化通孔構成八分之一模基片集成波導腔體，記為四號腔體；下金屬層上部分、下層介質基片、中間金屬層和第三排金屬化通孔、第四排金屬化通孔構成八分之一模基片集成波導腔體，記為三號腔體。

進一步地，所述中間金屬層設置矩形的第一孔隙，以及扇形的第二孔隙，其中第二孔隙為45度的扇形，且第二孔隙的圓心位于上金屬層的銳角處；所述第一孔隙用來提供二號腔體和三號腔體之間的耦合，第二孔隙用來提供一號腔體和四號腔體之間的耦合；同時第一饋電微帶線與第二饋電微帶線之間能通過第二孔隙7產生弱耦合。

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，在通帶兩側共產生四個帶外傳輸零點，頻率選擇性能優異；(2)采用八分之一腔體結構，有效的縮小了體積，有利于濾波器的小型化；(3)得益于該設計中所采用的結構，形成的四階帶通濾波器具有低損耗、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是本發明平衡帶通濾波器的立體結構示意圖。

圖2是本發明平衡帶通濾波器的頂部結構示意圖。

圖3是本發明平衡帶通濾波器的頂部結構示意圖。

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1～2，本發明中基于八分之一模基片集成波導的高頻率選擇性帶通濾波器，包括上層介質基片2和下層介質基片13，所述上層介質基片2的上表面設置有上金屬層1，下層介質基片13的下表面設置有下金屬層11，上層介質基片2、下層介質基片13之間設置中間金屬層8；所述上層介質基片2設置有第一排金屬化通孔3、第二排金屬化通孔5，下層介質基片13相應的位置設置第三排金屬化通孔9、第四排金屬化通孔10；

所述上下金屬層1、11均為等腰直角三角形；第一條饋電微帶線4設置于上層介質基片2，且與上金屬層1的斜邊相接；第二條饋電微帶線12設置于下層介質基片13，且與下金屬層11的斜邊相接；所述中間金屬層3設置一個矩形的第一孔隙6，以及一個扇形的第二孔隙7。

進一步地，所述饋電微帶線4與上金屬層1的斜邊靠近扇形空隙處相連，所述饋電微帶線12與下金屬層11的斜邊靠近扇形空隙處相連，且兩條饋電微帶線關于中間金屬層8上下對稱。

進一步地，上金屬層1被通孔3、5所在直線分為上下兩部分，與第一饋電微帶線相連的記為上金屬層1下部分，不與饋電微帶線相連的記為上金屬層1上部分；下金屬層11被第三排金屬化通孔9、第四排金屬化通孔10所在直線分為上下兩部分，與第二饋電微帶線相連的記為下金屬層1下部分，不與饋電微帶線相連的記為下金屬層1上部分；

所述上金屬層1下部分、上層介質基片2、中間金屬層8和第一排金屬化通孔3、第二排金屬化通孔5構成八分之一模基片集成波導腔體，記為一號腔體；上金屬層1上部分、上層介質基片2、中間金屬層8和第一排金屬化通孔3、第二排金屬化通孔5構成八分之一模基片集成波導腔體，記為二號腔體；下金屬層1下部分、下層介質基片13、中間金屬層8和第三排金屬化通孔9、第四排金屬化通孔10構成八分之一模基片集成波導腔體，記為四號腔體；下金屬層1上部分、下層介質基片13、中間金屬層8和第三排金屬化通孔9、第四排金屬化通孔10構成八分之一模基片集成波導腔體，記為三號腔體。

根據權利要求3所述的基于八分之一模基片集成波導的高頻率選擇性平衡帶通濾波器，其特征在于，所述中間金屬層8設置矩形的第一孔隙6，以及扇形的第二孔隙7，其中第二孔隙7為45度的扇形，且第二孔隙7的圓心位于上金屬層1的銳角處；所述第一孔隙6用來提供二號腔體和三號腔體之間的耦合，第二孔隙7用來提供一號腔體和四號腔體之間的耦合。同時第一饋電微帶線4與第二饋電微帶線12之間能通過第二孔隙7產生弱耦合。

實施例1

結合圖1和圖2，本發明中基于八分之一模基片集成波導的高頻率選擇性帶通濾波器，包括上層介質基片2和下層介質基片13，采用Rogers RO3010介質板設計，每層介質厚度為25mil，相對介電常數為10.2。所述上層介質基片2的上表面設置有上金屬層1，下層介質基片13的下表面設置有下金屬層11，上下金屬層1、11均為等腰直角三角形，直角邊長L1＝15.02mm。所述上層介質基片2設置有第一、二排金屬化通孔3、5，下層介質基片13相應的位置設置第三、四排金屬化通孔9、10；金屬化通孔直徑0.6mm，相鄰通孔間距1mm，通孔3和5間距W1＝6mm，通孔5到等腰直角三角形兩個銳角的距離分別為L2＝9.93mm，L3＝11.31mm。上、下層介質基片2、13之間設置中間金屬層8；所述中間金屬層3設置一個矩形的第一孔隙6，以及一個扇形的第二孔隙7，矩形孔隙長L4＝4.2mm，寬W3＝0.7mm，到上金屬層斜邊的距離S2＝0.31mm，到通孔圓心所在直線的距離S3＝1mm，扇形孔隙為45度的扇形，且第二孔隙7的圓心位于上金屬層1的銳角處，半徑R＝4.6mm。第一條饋電微帶線4設置于上層介質基片2，且與上金屬層1的斜邊相接；第二條饋電微帶線12設置于下層介質基片13，且與下金屬層11的斜邊相接；微帶線寬度W0.584mm，到上下金屬層最近的銳角距離S1＝6.73mm。

圖3為本發明的基片集成波導帶通濾波器的耦合拓撲結構，其中，S表示源，L表示負載，R1、R2、R3、R4分別代表一、二、三、四號諧振腔。

圖4為該濾波器頻率響應曲線的仿真和測試結果。在圖中可看出，濾波器中心頻率為2.96GHz，3dB帶寬為520MHz，最小插損為1.35dB，四個傳輸零點分別位于1.6GHz、2.58GHz、3.38GHz和4.88GHz。

本發明提出的高頻率選擇性帶通濾波器采用的獨特結構，在通帶兩側分別產生兩個帶外零點，凸顯了很好的頻率選擇性，此外本發明提出的結構采用了八分之一基片集成波導腔體結構，大大縮減了體積，并且兼具低損耗、高功率容量的特點。