一種分形缺陷結構四分之一模基片集成波導帶通濾波器的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及微波毫米波濾波器領域，具體涉及基片集成波導濾波器。
【背景技術】
[0002]基片集成波導濾波器近幾年備受關注，基片集成波導由傳統金屬波導變形而來，在普通基片上開兩排金屬通孔，用來代替矩形波導的窄邊，基片集成波導濾波器在保留了金屬波導結構濾波器Q值高、選擇性好的特點的同時，還兼具了微帶結構濾波器的體積小、重量輕、成本低、易于加工的特點，另外，還可以與微帶電路實現無縫隙集成，適合微波毫米波電路的設計要大規模生產。但是相對微帶濾波器，基片集成波導濾波器尺寸還是較大。雖然先進的多層技術可以減小整體尺寸，但是成本高，加工過程復雜。為了進一步縮小濾波器的體積，可以沿著基片集成波導諧振腔的磁壁將諧振腔切開，這樣更小體積的基于半模、四分之一模基片集成波導的濾波器被提出，并且具有與全模諧振腔相似的電磁特性。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提出一種分形缺陷結構四分之一模基片集成波導帶通濾波器，兼具傳統基片集成波導濾波器各種優點，進一步減小濾波器的尺寸，提高濾波器的上阻帶特性。
[0004]本發明的技術方案:一種分形缺陷結構四分之一模基片集成波導帶通濾波器，其特征包括:介質基片以及設置在介質基片上下表面的金屬貼片和介質基片中的金屬通孔，所述金屬貼片包括輸入輸出端口微帶線和刻蝕等腰直角三角形缺陷的分形結構四分之一模基片集成波導第一諧振腔、第二諧振腔和第三諧振腔;所述第一諧振腔與第三諧振腔以第二諧振腔的中心軸鏡像對稱;所述金屬通孔貫穿介質基片和上下表面金屬貼片；利用四分之一模基片集成波導，所述的四分之一模基片集成波導是沿著基片集成波導矩形諧振腔對角線磁壁講諧振腔切開得到，具有兩個開放式邊界;分形缺陷結構四分之一模基片集成波導是在諧振腔的上層金屬表面刻蝕三個兩兩以共用頂點的方式相連的等腰直角三角形，通過在四分之一模基片集成波導上形成分形缺陷結構來作為基本諧振單元。
[0005]所述濾波器第一諧振腔和第二諧振腔之間通過凹槽實現電耦合，第二諧振腔和第三諧振腔之間通過凹槽實現電耦合，第一諧振腔和第三諧振腔之間通過感性窗口實現磁耦合，從而實現交叉耦合，第一諧振腔和第三諧振腔之間的耦合使濾波器產生了傳輸零點，耦合強度越大，傳輸零點越靠近通帶邊緣，選擇性越好;輸入端口、輸出端口直接與兩個特征阻抗為50歐姆的微帶線連接。
[0006]本發明有益效果是:相比傳統三腔耦合濾波器，分形缺陷結構四分之一模基片集成波導濾波器體積減小了 88%，通過在四分之一模基片集成波導上刻蝕等腰直角三角形缺陷來作為基本諧振單元，諧振腔表面電流受到分形結構的干擾，部分電流要經過中間的貼片，這樣延長了等效電流長度。在相同的諧振頻率下，分形結構諧振腔的尺寸會比一般傳統諧振腔要小，減小了每個腔的尺寸，從而減小了整個濾波器的尺寸。通帶內插入損耗優于-1.25dB，通帶內回波損耗優于_25dB，在3.9dB處出現傳輸零點極大地提高了上阻帶的頻率選擇性。
【附圖說明】
[0007]圖la是本發明實施例單個諧振腔的平面結構示意圖。
[0008]圖lb是本發明實施例單個諧振腔的截面結構示意圖。
[0009]圖2是本發明實施例的濾波器的結構分布示意圖。
[0010]圖3是本發明實施例的濾波器的頻率響應曲線。
[0011]圖中:分形缺陷結構四分之一模基片集成波導諧振腔上表面金屬貼片1、等腰直角三角形缺陷2、金屬通孔3、介質基片4、下表面金屬貼片5、輸入端口 6、第一諧振腔7、第二諧振腔8、第三諧振腔9、輸出端口 10。
【具體實施方式】
[0012]分形缺陷結構四分之一模基片集成波導帶通濾波器，所述濾波器包括:介質基片4以及設置在介質基片上下表面的金屬貼片1、5和金屬通孔3，所述金屬通孔3貫穿介質基片4和上下表面金屬貼片1、5。如圖la所示為單個四分之一模基片集成波導諧振腔，其兩個開放式邊界相當于理想磁壁，諧振腔的諧振頻率主要由諧振腔斜邊長度c和刻蝕的等腰直角三角形的斜邊a決定，在四分之一模基片集成波導諧振腔的上層金屬表面刻蝕三個大小相同，兩兩之間以共用頂點的方式相連的等腰直角三角形2。
[0013]如圖2所示本發明是以三個分形缺陷結構四分之一模基片集成波導諧振腔組成的交叉耦合濾波器，所述濾波器包括:輸入端口 6、輸出端口 10、第一諧振腔7、第二諧振腔8、第三諧振腔9。所述第一諧振腔7與第三諧振腔9以第二諧振腔8的中心軸鏡像對稱;第二諧振腔8與第一諧振腔7之間、第二諧振腔8與第三諧振腔9之間均為電耦合，第一諧振腔7與第三諧振腔9之間通過感性窗口實現磁耦合;濾波器的輸入端口 6、輸出端口 10分別連接第一諧振腔7和第三諧振腔9。輸入輸出端口 6、10直接與兩個特征阻抗為50歐姆的微帶線連接。本發明的濾波器的中心頻率取決于諧振腔的諧振頻率，帶寬主要受耦合系數的影響。諧振腔的諧振頻率主要由諧振腔斜邊的長度01和等腰直角三角形缺陷2的斜邊長度a2、a3決定;g用于調節第一諧振腔7與第二諧振腔8、第二諧振腔8與第三諧振腔9之間的耦合強度;k用于調節第一諧振腔7與第三諧振腔9之間的耦合強度。輸入端口 6和輸出端口 10分別于第一諧振腔7和第三諧振腔9相連，其特征阻抗為50歐姆，w用于調節輸入輸出端微帶線的阻抗，b用于調節外部品質因數。
[0014]本實施例中，選用的介質基片相對介電常數為2.2，厚度為0.508mm;如圖2中各幾何參數分另|J為:w= 1.59mm，a2 = 9.75mm，a3 = 10.5mm,b = 11mm，ci = 30mm，e = 2.45mm，k =1.06mm, d = 3.55mm，p = 0.5mm，g = 1mm。
[0015]如圖3所示為本發明實施例的濾波器的頻率響應曲線，其中虛線為仿真結果，實線為測試結果，從圖中可以看出，仿真結果與測試結果相吻合，本發明的濾波器通帶內插入損耗優于-1.25dB，通帶內回波損耗優于-25dB，在3.9GHz處出現傳輸零點極大地提高了上阻帶的頻率選擇性。
[0016]本發明是一種分形缺陷結構四分之一模基片集成波導帶通濾波器，濾波器中諧振腔具有傳統諧振腔的諸多優點，分形結構降低了諧振頻率，相比傳統三腔耦合濾波器，分形缺陷結構四分之一模基片集成波導濾波器體積減少了88%;諧振腔之間引入交叉耦合，使濾波器上阻帶出現一個傳輸零點，具有很好的頻率選擇性。
[0017]以上所述的實施例并非對本發明做任何形式上的限制，任何根據上述發明方案技術的內容對實施例形狀或結構上做的任何變化，均屬于本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種分形缺陷結構四分之一模基片集成波導帶通濾波器，其特征在于:通過準四分之一模基片集成波導上形成分形結構來作為基本諧振單元，該濾波器包括輸入端口(6)、第一諧振腔(7)、第二諧振腔(8)、第三諧振腔(9)、輸出端口(10);所述第一諧振腔(7)與第三諧振腔(9)以第二諧振腔(8)的中心軸鏡像對稱;第一諧振腔(7)和第二諧振腔(8)之間通過凹槽實現電耦合，第二諧振腔(8)和第三諧振腔(9)之間通過凹槽實現電耦合，第一諧振腔(7)和第三諧振腔(9)之間通過感性窗口實現磁耦合;輸入端口(6)、輸出端口(10)直接與兩個特征阻抗為50歐姆的微帶線連接。2.根據權利要求1所述的分形缺陷結構四分之一模基片集成波導帶通濾波器，其特征在于:該濾波器由三個分形結構四分之一模基片集成波導諧振腔構成，分形結構四分之一模基片集成波導諧振腔成等腰直角三角形，單個諧振腔利用四分之一模基片集成波導，在四分之一模諧振腔的上表面金屬貼片(1)上刻蝕三個兩兩相連的等腰直角三角形缺陷(2);所述諧振腔包括:介質基片(4)以及設置在介質基片上表面金屬貼片(1)、下表面金屬貼片(5)和金屬通孔(3);所述金屬通孔(3)貫穿介質基片(4)和上表面金屬貼片(1)、下表面金屬貼片(5)。3.根據權利要求2所述的分形缺陷結構四分之一模基片集成波導帶通濾波器，其特征在于:所述三個等腰直角三角形缺陷大小相同，并且兩兩以共用頂點的方式相連。
【專利摘要】本發明涉及一種分形缺陷結構四分之一模基片集波導帶通濾波器，該濾波器包括：介質基片以及設置在介質基片上下表面的金屬貼片和介質基片中的金屬通孔；金屬貼片包括輸入輸出端口微帶線和帶有分形缺陷結構的四分之一模基片集成波導第一諧振腔、第二諧振腔和第三諧振腔；所述第一諧振腔與第三諧振腔以第二諧振腔的中心軸鏡像對稱；第一諧振腔與第二諧振腔之間設有第一電耦合，第二諧振腔與第三諧振腔之間設有第二電耦合，第一諧振腔與第三諧振腔之間通過感性窗口實現磁耦合。本發明的有益效果為：分形缺陷結構四分之一模基片集成波導帶通濾波器具有結構緊湊，尺寸小型化，上阻帶選擇性好，性能穩定且易于系統集成的特點。
【IPC分類】H01P1/203, H01P1/20
【公開號】CN105489984
【申請號】CN201610032160
【發明人】張勝, 汪海婷, 饒家宇, 付學東
【申請人】中國礦業大學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2016年1月18日