基于siw的三模三通帶微波濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于SIW(基片集成波導(dǎo)）的三模三通帶微波濾波器，屬于無(wú)線通 信系統(tǒng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的通信系統(tǒng)需要兼容各種頻段的信號(hào)以 節(jié)約成本。多頻帶濾波器作為收發(fā)前端的關(guān)鍵性器件，其頻選特性的優(yōu)劣直接影響整個(gè)通 信系統(tǒng)信號(hào)質(zhì)量的好壞。此外，對(duì)移動(dòng)通信設(shè)備而言，濾波器的體積也是非常重要的一個(gè)指 標(biāo)。因此，研制高性能、小型化的多頻帶濾波器是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。
[0003] 目前微波濾波器在現(xiàn)代微波衛(wèi)星通信，軍事電子對(duì)抗，雷達(dá)上都已經(jīng)廣泛使用。但 是為了適應(yīng)日益增長(zhǎng)的頻率資源，在同一個(gè)微波器件上要求同時(shí)傳輸兩個(gè)或多個(gè)抗干擾性 能高的信號(hào)頻率，多模多通帶微波濾波器的發(fā)展很好地支持了多個(gè)通信信道并且滿足了在 頻譜擁擠下的高抑制。
[0004] 現(xiàn)有的濾波器存在著頻譜資源特別擁擠、系統(tǒng)容量小、成本高，且由多路單頻段濾 波器組成的濾波器組的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于SIW的三模三通帶微 波濾波器，具有調(diào)諧速度快、體積小、易于集成和成本低等特點(diǎn)。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是： 采用兩個(gè)SIW諧振器互相耦合而成，在每個(gè)諧振器的對(duì)角線上加載二個(gè)微擾金屬通 孔，這樣諧振腔內(nèi)不但含有主模TE101模，還有簡(jiǎn)并模式TE102模和TE201模，微擾可使簡(jiǎn) 并模式TE102模和TE201模分離，這樣諧振腔內(nèi)產(chǎn)生三個(gè)諧振頻率。而且改變通過(guò)微擾的 位置可改變第一頻帶和第三頻帶的中心頻率，第二頻帶中心頻率基本保持不變。腔內(nèi)模式 間耦合使第二頻帶和第三頻帶之間產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)，通帶截止邊沿陡峭，通帶內(nèi)插損較低，提 高該濾波器選擇性。同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)體積小的要求，采用共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的輸入輸出端口，改善 雙通帶的通帶特性。
[0007] 根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案： 一種基于SIW的三模三通帶微波濾波器，包括介質(zhì)板層，還包括介質(zhì)板層正面的上金 屬鍍層以及介質(zhì)板層反面的下金屬鍍層；所述上金屬鍍層兩端連接有共面波導(dǎo)式的輸入輸 出端口，上金屬鍍層上設(shè)有接地第一金屬通孔和第二金屬通孔。
[0008] 所述上金屬鍍層上設(shè)有兩個(gè)耦合的方形SIW諧振腔，所述第一金屬通孔作為諧振 腔的腔體壁，在每個(gè)SIW諧振腔的內(nèi)對(duì)角線上設(shè)置一對(duì)第二金屬通孔作為微擾，兩個(gè)SIW諧 振腔由兩腔體間的感性窗口連接；所述SIW諧振腔內(nèi)部存在TE101模式和各簡(jiǎn)并模式，SIW 諧振腔內(nèi)的第二金屬通孔作為微擾能夠分離簡(jiǎn)并模式TE102模和TE201模，產(chǎn)生兩種模式 的諧振頻率；采用TE101模、TE102模和TE201模三種模式實(shí)現(xiàn)該濾波器的三個(gè)通帶。
[0009] 所述介質(zhì)板層為介電常數(shù)A= 2.2的介質(zhì)板，厚度h為0. 45-0. 65mm。
[0010] 所述上金屬鍍層和下金屬鍍層選用導(dǎo)電性能較好的金屬材料，如金、或銀、或銅。
[0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)： 本發(fā)明濾波器采用SIW結(jié)構(gòu)易于集成，又具備了功率容量大、高Q、低損耗以及適用頻 率高等特點(diǎn)。諧振腔內(nèi)通過(guò)引入微擾，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)并模式的分離，利用分離的簡(jiǎn)并模式和諧振 腔主模實(shí)現(xiàn)三頻帶濾波器，大大減小了濾波器的體積。通過(guò)改變微擾的位置，可實(shí)現(xiàn)第二頻 帶中心頻率基本保持不變，第一頻帶和第三頻帶中心頻率改變的目的。利用腔體內(nèi)三種模 式，腔體內(nèi)三種模式之間存在耦合，使第二頻帶和第三頻帶之間產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)該濾波 器的通帶陡峭的截止邊沿，通帶內(nèi)低插損，比較好的選擇性。通過(guò)引入共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的輸入 輸出端口，可有效的減小了濾波器體積，并改善濾波器的通帶特性，在實(shí)現(xiàn)三通帶的同時(shí)， 具有高帶外抑制度，并且滿足小型化特征。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是本發(fā)明基于SIW的三模三通帶微波濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖2是本發(fā)明基于SIW的三模三通帶微波濾波器上金屬鍍層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖4是基于SIW的三模三通帶微波濾波器在微擾到諧振腔體壁距離cpoz為 4. 1mm時(shí)的仿真結(jié)果。
[0016] 圖5是微擾到諧振腔體壁距離cpoz在3. 6-4. 6mm之間調(diào)節(jié)時(shí)，該濾波器的S11示 意圖。
[0017] 圖6是微擾到諧振腔體壁距離cpoz在3. 6-4. 6mm之間調(diào)節(jié)時(shí)，該濾波器的S21示 意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明： 參見(jiàn)圖1，一種基于SIW的三模三通帶微波濾波器，包括介質(zhì)板層3,還包括介質(zhì)板層3 正面的上金屬鍍層1以及介質(zhì)板層3反面的下金屬鍍層2;所述上金屬鍍層1兩端連接有 共面波導(dǎo)式的輸入輸出端口 5,上金屬鍍層1上設(shè)有接地第一金屬通孔4-1和第二金屬通孔 4-2 〇
[0019] 如圖2所示，所述上金屬鍍層1上設(shè)有兩個(gè)耦合的方形SIW諧振腔，所述第一金屬 通孔4-1作為諧振腔的腔體壁，在每個(gè)SIW諧振腔的內(nèi)對(duì)角線上設(shè)置一對(duì)第二金屬通孔4-2 作為微擾，兩個(gè)SIW諧振腔由兩腔體間的感性窗口 6連接；所述SIW諧振腔內(nèi)部存在TE101 模式和各簡(jiǎn)并模式，SIW諧振腔內(nèi)的第二金屬通孔4-2作為微擾能夠分離簡(jiǎn)并模式TE102模 和TE201模，產(chǎn)生兩種模式的諧振頻率；采用TE101模、TE102模和TE201模三種模式實(shí)現(xiàn) 該濾波器的三個(gè)通帶。
[0020] 所述介質(zhì)板層3為介電常數(shù)4 = 2.2的介質(zhì)板。
[0021] 如圖3所示，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、仿真和優(yōu)化，本實(shí)施例的基于SIW的三模三通帶微波濾波 器的具體尺寸如下： W=25mm，L=56mm，a=23mm，Wls=0. 5mm，Ws=L 56mm， Lsot=5mm，W12=6. 96mm，cpoz=4. 1mm，t=0. 508mm 其中，W和L分別為整個(gè)結(jié)構(gòu)寬和長(zhǎng)，a為正方形諧振腔邊長(zhǎng)，Wls和Lsot分別為共面 波導(dǎo)縫隙寬度和長(zhǎng)度，Ws為輸入輸出端口 50歐姆匹配微帶線寬度，W12為兩個(gè)諧振腔感性 窗口寬度，cpoz為微繞到諧振腔體壁的距離，t為介質(zhì)層厚度。
[0022] 本實(shí)施例的基于SIW的三模三通帶微波濾波器的中心頻率為 6. 42GHz/9. 8GHz/10. 7GHz，通過(guò)電磁仿真軟件HFSS進(jìn)行仿真、調(diào)試。
[0023] 圖4顯示了該三模三通帶濾波器cpoz為4.1mm時(shí)的仿真結(jié)果。圖5和圖6分別 顯示了cpoz在3. 6-4. 6mm之間調(diào)節(jié)時(shí)，該濾波器的S11和S21仿真結(jié)果。仿真結(jié)果表明， 該濾波器實(shí)現(xiàn)了三頻帶的響應(yīng)特性，且第一頻帶和第三頻帶都實(shí)現(xiàn)了在微擾位置改變時(shí)可 調(diào)，第二頻帶和帶寬保持基本保持不變。
[0024] 該濾波器實(shí)現(xiàn)了在第二頻帶與第三頻帶之間耦合出兩個(gè)傳輸零點(diǎn)，通帶截止邊沿 陡峭，通帶內(nèi)插損較低，選擇性好。
[0025] 根據(jù)微擾位置cpoz的改變，第一頻帶中心頻率的調(diào)節(jié)范圍在6. 3GHz-6. 53GHz，同 時(shí)第三頻帶中心頻率在10. 4GHz-llGHz范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于SIW的三模三通帶微波濾波器，包括介質(zhì)板層（3)，其特征在于，還包括介 質(zhì)板層（3)正面的上金屬鍍層（1)以及介質(zhì)板層（3)反面的下金屬鍍層（2);所述上金屬鍍 層（1)兩端連接有共面波導(dǎo)式的輸入輸出端口（5)，上金屬鍍層（1)上設(shè)有接地第一金屬通 孔（4-1)和第二金屬通孔（4-2 )。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SIW的三模三通帶微波濾波器，其特征在于，所述上金 屬鍍層（1)上設(shè)有兩個(gè)耦合的方形SIW諧振腔，所述第一金屬通孔（4-1)作為諧振腔的腔 體壁，在每個(gè)SIW諧振腔的內(nèi)對(duì)角線上設(shè)置一對(duì)第二金屬通孔（4-2)作為微擾，兩個(gè)SIW諧 振腔由兩腔體間的感性窗口（6)連接；所述SIW諧振腔內(nèi)部存在TE101模式和各簡(jiǎn)并模式， SIW諧振腔內(nèi)的第二金屬通孔（4-2)作為微擾能夠分離簡(jiǎn)并模式TE102模和TE201模，產(chǎn)生 兩種模式的諧振頻率；采用TE101模、TE102模和TE201模三種模式實(shí)現(xiàn)該濾波器的三個(gè)通 帶。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SIW的三模三通帶微波濾波器，其特征在于，所述介質(zhì)板 層（3)為介電常數(shù)& = 2.2的介質(zhì)板，厚度h為0. 45-0. 65mm。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于SIW的三模三通帶微波濾波器，包括介質(zhì)板層，還包括介質(zhì)板層正面的上金屬鍍層以及介質(zhì)板層反面的下金屬鍍層；所述上金屬鍍層兩端連接有共面波導(dǎo)式的輸入輸出端口，上金屬鍍層上設(shè)有接地第一金屬通孔和第二金屬通孔。所述上金屬鍍層上設(shè)有兩個(gè)耦合的方形SIW諧振腔，所述第一金屬通孔作為諧振腔的腔體壁，在每個(gè)SIW諧振腔的內(nèi)對(duì)角線上設(shè)置一對(duì)第二金屬通孔作為微擾，兩個(gè)SIW諧振腔由兩腔體間的感性窗口連接；所述SIW諧振腔內(nèi)部存在TE101模式和各簡(jiǎn)并模式，SIW諧振腔內(nèi)的第二金屬通孔作為微擾能夠分離簡(jiǎn)并模式TE102模和TE201模，產(chǎn)生兩種模式的諧振頻率；采用TE101模、TE102模和TE201模三種模式實(shí)現(xiàn)該濾波器的三個(gè)通帶。
【IPC分類】H01P1/203
【公開(kāi)號(hào)】CN105304979
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510550464
【發(fā)明人】李國(guó)輝, 王煥英, 吳玉丹
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年9月1日