一種可調諧基片集成波導圓形諧振腔濾波器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可調諧基片集成波導圓形諧振腔濾波器，屬于毫米波技術。
【背景技術】
[0002] 隨著現(xiàn)代微波毫米波電路系統(tǒng)的高速發(fā)展，其功能越來越復雜、電性能指標要求 越來越高，同時要求其體積越來越小、重量越來越輕；整個系統(tǒng)迅速向小型化、輕量化、高可 靠性、多功能性和低成本方向發(fā)展。低成本、高性能、高成品率的微波毫米波技術對于開發(fā) 商業(yè)化的低成本微波毫米波寬帶系統(tǒng)非常關鍵。因此，迫切需要發(fā)展新的微波毫米波集成 技術?；刹▽В⊿ubstrate Integrated Waveguide，SIW)是一種立體的周期性結構， 它能夠集成工藝制作，通過金屬通孔或者空氣過孔限制向外輻射的電磁波，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng) 矩形金屬波導或者非輻射介質波導。
[0003] 高品質因數(shù)諧振器是許多有源和無源電路的優(yōu)越性能的一個典型指標?？偹?知，SIW在平面微波器件中具有較高品質因素。SIW技術已經(jīng)應用于許多微波器件，用SIW 實現(xiàn)的器件保持了傳統(tǒng)的金屬波導的優(yōu)點：1、低損耗和高品質因素；2、永久電隔離；3、大 功率處理能力4、與其他各種有源和無源電路的高集成性。
[0004] 對頻譜的動態(tài)管理的重要需求是公認的，軟件無線電增加了對射頻/微波器件處 理不同頻段的需求。微波濾波器成為設計上述系統(tǒng)的主要制約因素，需要能覆蓋更多的頻 段。這就需要能夠使SIW濾波器可調諧，具有更高的調諧范圍，同時保持高的品質因素?，F(xiàn) 有的調諧方法主要有：變?nèi)荻O管邊帶耦合的電調諧，通過PN二極管或者變?nèi)荻O管對過 孔的擾動的電調諧，在鐵氧基輔助下的電調諧，以及對工控的機械調諧?；跈C械調諧的現(xiàn) 有技術雖然線性度比較好，工藝復雜，制作難度較大，同時調諧范圍比較窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供一種可調諧基片集成波 導圓形諧振腔濾波器，工藝簡單，在實現(xiàn)可調諧頻率的同時，具有調諧頻率可預測的特性； 解決了現(xiàn)有的工藝復雜、制作難度較大、調諧范圍比較窄的缺陷。
[0006] 技術方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：
[0007] -種可調諧基片集成波導圓形諧振腔濾波器，該濾波器采用對稱的圓形SIW諧振 腔結構作為基本單元，圓形SIW諧振腔結構包中間介質基片，在中間介質基片的上表面設 置有頂層金屬層，在中間介質基片的下表面設置有底層金屬層，沿圓周方向在中間介質基 片上設置有周期排布的金屬化通孔，金屬化通孔電連接頂層金屬層和底層金屬層；其特征 在于：圓形SIW諧振腔結構的中間介質基片上還設置有一個空氣槽，空氣槽貫通頂層金屬 層、中間介質基片和底層金屬層，空氣槽在中間介質基片的半徑方向上，空氣槽一端位于中 間介質基片的圓心位置，空氣槽的另一端不超過金屬化通孔；在空氣槽內(nèi)設置一個可沿中 間介質基片的半徑方向移動的金屬柱，空氣槽和金屬柱共同構成調諧單元，通過調節(jié)金屬 柱與中間介質基片的圓心距離調節(jié)圓形SIW諧振腔結構的主模諧振頻率；圓形SIW諧振腔 結構的輸入輸出采用微帶線-共面波導結構，圓形SIW諧振腔結構的輸入輸出端阻抗首先 匹配到50 Ω，然后再用50 Ω微帶線連接外部器件。
[0008] 上述圓形SIW諧振腔結構，理論上設計空氣槽僅貫通中間介質基片，空氣槽上方 保留頂層金屬層，下方保留底層金屬層，以避免信號泄露；但是考慮到方便調節(jié)金屬柱，在 此設計空氣槽同時貫通頂層金屬層、中間介質基片和底層金屬層，但是在實際使用過程中， 調節(jié)完成金屬柱的位置后，在空氣槽的的上方和下方覆蓋金屬片，以避免信號泄露。
[0009] 上述圓形SIW諧振腔結構，在中間介質基片上加載周期性的金屬化通孔，能夠將 電磁場包圍在金屬化通孔圍成的腔體的中間介質基片中，形成類似波導的結構；上述調諧 單元由空氣槽和金屬柱共同構成，金屬柱與中間介質基片的圓心距離決定了圓形SIW諧振 腔結構的主模諧振頻率，主模諧振頻率可以連續(xù)調節(jié)，并且金屬柱與中間介質基片的圓心 距離與模諧振頻率形成一一對應的關系。
[0010] 優(yōu)選的，圓形SIW諧振腔結構的輸入輸出微帶線的夾角為60°~90°，理論上的 最優(yōu)夾角為75°。
[0011] 優(yōu)選的，該濾波器中，任意相鄰兩個圓形SIW諧振腔結構位置滿足中心對稱，以方 便理論分析與研究。
[0012] 有益效果：本發(fā)明提供的可調諧基片集成波導圓形諧振腔濾波器，與現(xiàn)有技術相 比，具有如下特點：1、濾波器采用對稱的圓形SIW諧振腔結構作為基本單元，整體設計滿足 中心對稱，便于理論分析與計算，設計周期短；2、濾波器的調諧單元結構簡單，調諧范圍寬， 調諧參數(shù)唯一；3、濾波器不需要采用額外的元器件實現(xiàn)調諧功能，成本低；4、濾波器的諧 振頻率可由調諧單元的調諧參數(shù)唯一確定，主模頻率是可以連續(xù)調節(jié)，并且與金屬柱與圓 形SIW諧振腔結構圓心的距離成一一對應關系。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明的單個可調諧圓形SIW諧振腔俯視結構示意圖；
[0014] 圖2為本發(fā)明的可調諧圓形SIW諧振腔的調諧單元側視結構示意圖；
[0015] 圖3為本發(fā)明的單個可調諧圓形SIW諧振腔的調諧頻率與調諧元件距離圓心位置 關系不意圖；
[0016] 圖4為本發(fā)明的可調諧圓形SIW諧振腔濾波器俯視結構示意圖；
[0017] 圖5為本發(fā)明的調諧元件距離圓心位置不同對應的濾波器插入損耗；
[0018] 圖6為本發(fā)明的調諧元件距離圓心位置不同對應的濾波器回波損耗。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0020] -種可調諧基片集成波導圓形諧振腔濾波器，該濾波器采用對稱的圓形SIW諧振 腔結構作為基本單元；如圖1、圖2所示，圓形SIW諧振腔結構包中間介質基片6,在中間介 質基片6的上表面設置有頂層金屬層1，在中間介質基片6的下表面設置有底層金屬層3， 沿圓周方向在中間介質基片6上設置有周期排布的金屬化通孔5,金屬化通孔5電連接頂層 金屬層1和底層金屬層3 ;圓形SIW諧振腔結構的中間介質基片6上還設置有一個空氣槽 4,空氣槽4貫通頂層金屬層1、中間介質基片6和底層金屬層3,空氣槽4在中間介質基片 6的半徑方向上，空氣槽4 一端位于中間介質基片6的圓心位置，空氣槽4的另一端不超過 金屬化通孔5 ;在空氣槽4內(nèi)設置一個可沿中間介質基片6的半徑方向移動的金屬柱2,空 氣槽4和金屬柱2共同構成調諧單元，通過調節(jié)金屬柱2與中間介質基片6的圓心距離調 節(jié)圓形SIW諧振腔結構的主模諧振頻率；圓形SIW諧振腔結構的輸入輸出采用微帶線-共 面波導結構，圓形SIW諧振腔結構的輸入輸出端阻抗首先匹配到50 Ω，然后再用50 Ω微帶 線連接外部