專利名稱：集成波導(dǎo)圓形腔體濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種微波毫米波用濾波器，尤其涉及一種可用于微波毫米波電路設(shè)計(jì)的集成波導(dǎo)圓形腔體濾波器。
背景技術(shù)：
濾波器是電路系統(tǒng)重要的基本單元電路之一，它的性能對(duì)系統(tǒng)整體的選擇性、噪聲系數(shù)、增益、靈敏度等都有重要影響。微波毫米波電路中常用的有基于金屬波導(dǎo)的濾波器和基于微帶線、共面線等平面電路的濾波器?；诮饘俨▽?dǎo)的濾波器通常具有高Q、低損耗、選擇性較好等優(yōu)點(diǎn)，但其加工精度要求極高、成本高、體積大、與有源電路較難集成。而基于微帶線、共面線等平面電路技術(shù)的濾波器雖易與有源電路集成，但通常存在較大的輻射，損耗大，Q值低，性能較差。輻射還易引起空間耦合，破壞電路工作穩(wěn)定性?；刹▽?dǎo)技術(shù)具有平面電路的易集成、制作方便等優(yōu)點(diǎn)，又具有與金屬波導(dǎo)濾波器近似的優(yōu)良性能，但其選擇性上下邊帶不平衡，上邊帶性能遠(yuǎn)低于下邊帶，實(shí)用上受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種具有更良好更平衡的選擇性且性能更接近具有明確數(shù)學(xué)特征的理想特性的集成波導(dǎo)圓形腔體濾波器。
本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種用于微波毫米波電路的集成波導(dǎo)圓形腔體濾波器，包括雙面設(shè)有金屬貼片的介質(zhì)基片，在介質(zhì)基片上設(shè)有兩個(gè)基片集成波導(dǎo)圓形腔體，在兩個(gè)基片集成波導(dǎo)圓形腔體之間設(shè)有耦合孔，在兩個(gè)基片集成波導(dǎo)圓形腔體上分別設(shè)有用于信號(hào)輸入的微帶傳輸線和用于信號(hào)輸出的微帶傳輸線，基片集成波導(dǎo)圓形腔體中心和輸入端口中心的連線，與該基片集成波導(dǎo)圓形腔體中心和耦合孔中心連線的夾角α為60°-90°，另一基片集成波導(dǎo)圓形腔體中心和輸出端口中心的連線，與該基片集成波導(dǎo)圓形腔體中心和耦合孔中心連線的夾角α均為60°-90°。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型基于基片集成波導(dǎo)技術(shù)，以成圓形狀排列的金屬化通孔和介質(zhì)上下表面的金屬層圍成圓形腔體，腔體通過級(jí)聯(lián)組成濾波器。輸入輸出為微帶線。腔體通過耦合孔進(jìn)行耦合。濾波器同一腔體的兩耦合孔與腔體中心不按軸線排列，即非共軸結(jié)構(gòu)。非共軸結(jié)構(gòu)中最重要的是以基片平面上每個(gè)腔體兩耦合孔中心關(guān)于腔體中心所張角度為參數(shù)，以角度取75度時(shí)為最佳位置，性能最接近理想濾波器特性。角度在60至90度之間，性能均優(yōu)于傳統(tǒng)共軸結(jié)構(gòu)(角度取180度值)，但上下邊帶性能會(huì)不均衡。本實(shí)用新型具體優(yōu)點(diǎn)如下1)每個(gè)腔體對(duì)上邊帶貢獻(xiàn)一個(gè)傳輸零點(diǎn)，使上下邊帶性能均衡。角度取最佳值時(shí)濾波器整體性能非常接近理想濾波器特性，非最佳取值時(shí)性能也遠(yuǎn)優(yōu)于共軸結(jié)構(gòu)。
2)濾波器直接制作于基片上，并以微帶作為輸入輸出接口，與有源電路集成方便。
3)以基片集成波導(dǎo)腔體作為諧振器，基本消除了輻射損耗，具有較高的Q值。濾波器的損耗遠(yuǎn)低于基于微帶和共面線的濾波器，選擇性較好。
4)濾波器上下表面均由金屬化孔相連，接地和隔離方便，輸入輸出之間容易實(shí)現(xiàn)完全隔離。
5)全部利用成熟的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)工藝，成本低而精度高，特性準(zhǔn)確，且容易大批量生產(chǎn)。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)主視圖。
圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
圖3是本實(shí)用新型的測(cè)試結(jié)果圖。
具體實(shí)施方式
一種用于微波毫米波電路的集成波導(dǎo)圓形腔體濾波器，包括雙面設(shè)有金屬貼片2、3的介質(zhì)基片1，在介質(zhì)基片1上設(shè)有兩個(gè)基片集成波導(dǎo)圓形腔體6、7，在兩個(gè)基片集成波導(dǎo)圓形腔體6、7之間設(shè)有耦合孔8，在兩個(gè)基片集成波導(dǎo)圓形腔體6、7上分別設(shè)有用于信號(hào)輸入的微帶傳輸線4和用于信號(hào)輸出的微帶傳輸線5，基片集成波導(dǎo)圓形腔體6中心和輸入端口中心的連線，與該基片集成波導(dǎo)圓形腔體6中心和耦合孔8中心連線的夾角α為60°-90°，另一基片集成波導(dǎo)圓形腔體7中心和輸出端口中心的連線，與該基片集成波導(dǎo)圓形腔體7中心和耦合孔8中心連線的夾角α均為60°-90°，例如夾角α可選擇90°、60°、75°、80°或68°。上述基片集成波導(dǎo)圓形腔體由設(shè)在介質(zhì)基片1上且按圓周排列的金屬化通孔9構(gòu)成。
本實(shí)用新型以在中心頻率約25GHz處實(shí)現(xiàn)非共軸基片集成波導(dǎo)濾波器為實(shí)例，并在K及Ka波段測(cè)試其整體性能?；x用Rogers Duroid 5880，其介質(zhì)常數(shù)為2.2，厚度0.254mm。圖1中各幾何參數(shù)分別為夾角α＝75°微帶線寬度Wm＝0.75mm耦合端口表面金屬開口寬度Wo＝2.200mm耦合端口深度度參數(shù)do＝2.580mm耦合端口金屬化孔間距Wc＝3.200mm腔體半徑Rc＝3.055mm腔體間耦合孔開口寬度Wi＝2.550mm腔體上表面金屬貼片半徑Ro＝3.455mm金屬化通孔外徑dc＝0.50mm金屬化通孔間夾角β＝17.68°在腔體的金屬化孔和腔體與微帶的耦合端口外側(cè)的上表面金屬覆層的形狀變化對(duì)性能無影響，所以為了加強(qiáng)孔的機(jī)械強(qiáng)度可增加外部金屬層的寬度，但不得低于本實(shí)例中的尺寸。金屬化孔的直徑dc為孔的金屬層的外徑，在所用孔為非實(shí)心孔時(shí)尤其應(yīng)注意這一點(diǎn)。構(gòu)造濾波器時(shí)首先固定各耦合孔兩側(cè)的金屬化孔位置和孔的數(shù)量(本例中除上述孔外還有12個(gè))，其余孔沿圓弧均勻分布，基本原則是在不超出工藝限制條件下盡量密集排列以減少輻射損耗。β是在此前提下得到。實(shí)例的測(cè)試結(jié)果如下實(shí)線為本實(shí)例的測(cè)試結(jié)果。其中S21包含兩個(gè)2.4mm同軸接頭和微帶延長(zhǎng)線(從彎曲處到接頭，兩端共長(zhǎng)1.1mm)引入的共約1dB插入損耗。虛線為與測(cè)試濾波器有完全相同的3dB帶寬和中心頻率的2階理想Butterworth濾波器的S11和S21。測(cè)試得到的濾波器的中心頻率為25.18GHz，3dB帶寬為1.28GHz，實(shí)際插入損耗為1.56dB。測(cè)試結(jié)果與理想特性較吻合，性能遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)共軸結(jié)構(gòu)濾波器。曲線上第二個(gè)峰為腔體次低諧振頻率(理論上為1.58倍主諧振頻率)，本實(shí)例中濾波器可用上邊帶及其逼近此頻率，充分利用了濾波器腔體的潛力。
權(quán)利要求1.一種用于微波毫米波電路的集成波導(dǎo)圓形腔體濾波器，包括雙面設(shè)有金屬貼片(2、3)的介質(zhì)基片(1)，在介質(zhì)基片(1)上設(shè)有兩個(gè)基片集成波導(dǎo)圓形腔體(6、7)，在兩個(gè)基片集成波導(dǎo)圓形腔體(6、7)之間設(shè)有耦合孔(8)，在兩個(gè)基片集成波導(dǎo)圓形腔體(6、7)上分別設(shè)有用于信號(hào)輸入的微帶傳輸線(4)和用于信號(hào)輸出的微帶傳輸線(5)，其特征在于基片集成波導(dǎo)圓形腔體(6)中心和輸入端口中心的連線，與該基片集成波導(dǎo)圓形腔體(6)中心和耦合孔(8)中心連線的夾角(α)為60°-90°，另一基片集成波導(dǎo)圓形腔體(7)中心和輸出端口中心的連線，與該基片集成波導(dǎo)圓形腔體(7)中心和耦合孔(8)中心連線的夾角(α)均為60°-90°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成波導(dǎo)圓形腔體濾波器，其特征在于基片集成波導(dǎo)圓形腔體由設(shè)在介質(zhì)基片(1)上且按圓周排列的金屬化通孔(9)構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種集成波導(dǎo)圓形腔體濾波器，包括雙面設(shè)有金屬貼片的介質(zhì)基片，其上設(shè)有兩個(gè)基片集成波導(dǎo)圓形腔體，在兩個(gè)基片集成波導(dǎo)圓形腔體之間設(shè)有耦合孔，在兩個(gè)基片集成波導(dǎo)圓形腔體上分別設(shè)有用于信號(hào)輸入的微帶傳輸線和用于信號(hào)輸出的微帶傳輸線，基片集成波導(dǎo)圓形腔體中心和輸入端口中心的連線，與該基片集成波導(dǎo)圓形腔體中心和耦合孔中心連線的夾角α為60°－90°，另一基片集成波導(dǎo)圓形腔體中心和輸出端口中心的連線與該基片集成波導(dǎo)圓形腔體中心和耦合孔中心連線的夾角α均為60°－90°；本實(shí)用新型具有上下邊帶性能均衡，與有源電路集成方便，選擇性較好，成本低而精度高且容易大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01P1/20GK2867621SQ20062006961
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2006年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月27日
發(fā)明者洪偉, 湯紅軍 申請(qǐng)人:東南大學(xué)