一種半?；刹▽?dǎo)雙工器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半?；刹▽?dǎo)雙工器，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；所述上金屬鍍層有輸入端口和兩個輸出端口，輸入輸出采用50Ω微帶線直接耦合饋電；所述上金屬鍍層上設(shè)有接地金屬通孔。本發(fā)明雙工器采用HMSIW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。相較一般SIW結(jié)構(gòu)，HMSIW減小約一半尺寸，大大地減小了雙工器的體積。
【專利說明】
一種半?；刹▽?dǎo)雙工器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種半?；刹▽?dǎo)（HMSIW，Half Mode Substrate Integrated Waveguide)雙工器，屬于無線通信系統(tǒng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，濾波器在通信系統(tǒng)中扮演著越來越重 要的角色，其性能的好壞是整個通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵。所以既要求其具有更低的插入損耗，以 減小有用信號的衰減，又要求其具有更好的矩形系數(shù)和更寬的阻帶，以減小無用信號的干 擾，以及更小的體積、更輕的重量。
[0003] 基片集成波導(dǎo)濾波器因性能較優(yōu)、體積小、易于平面電路集成也一直是微波、毫米 波領(lǐng)域的研究熱點。
[0004] 雙工器是在濾波器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要用于異頻雙工電臺、中繼臺、基站、 衛(wèi)星等無線通信系統(tǒng)中。雙工器是由兩個不同通頻段的濾波器通過阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)連接組成 的，其作用是發(fā)射信號和接收信號隔離，保證信號的發(fā)射和接收能同時進(jìn)行，從而接收和發(fā) 射能共用一副天線。
[0005] 早期的雙工器性能較差，傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)雙工器雖然具有很好的電氣性能指標(biāo)，但 其體積大、成本高且不易與電路集成。微帶雙工器雖然體積小，成本低，易加工，但其插入損 耗大并且電路Q值低。雙工器是通信系統(tǒng)設(shè)備必不可少的器件，降低雙工器的體積和成本對 于整個通信系統(tǒng)成本的降低有非常重要的意義。高選擇性、小型化、低成本的雙工器是市場 的迫切需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種半?；刹▽?dǎo)雙工 器，具有體積小、易于集成和成本低等特點。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是： 發(fā)送濾波器(TX)和接收濾波器(RX)都采用半模SIW諧振腔，半模SIW腔比一般SIW腔體 尺寸減小約一般尺寸，有利于小型化需求。另外HMSIW本身不支持傳輸TE2mn模式和TM模式， 因此擁有更好的抑制寄生通帶的性能從而獲得更寬的阻帶。在每個腔體內(nèi)部蝕刻三條縫 隙，每兩個縫隙之間的部分構(gòu)成一個諧振器，三條縫隙分別將一個HMSIW腔體分成兩個諧振 腔，構(gòu)成二階帶通濾波器。通過改變這些縫隙的尺寸可以達(dá)到調(diào)整各個通道的中心頻率和 帶寬的效果。采用T型接頭連接兩個通道濾波器，輸入輸出采用50 Ω微帶線直接耦合饋電方 式，T型接頭采用躍寬度微帶線來彌補(bǔ)T型節(jié)本身帶來的的不連續(xù)性。T型接頭采用彎折形結(jié) 構(gòu)，滿足小型化需求。
[0008] 根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案： 一種半?；刹▽?dǎo)雙工器，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;所述上金屬鍍層有輸入端口和兩個輸出端口，輸入輸出采 用50 Ω微帶線直接耦合饋電；所述上金屬鍍層上設(shè)有接地金屬通孔。
[0009] 所述上金屬鍍層上設(shè)有兩個長方形HMSIW腔，所述金屬通孔作為諧振腔的腔體壁， 在每個HMSIW諧振腔的腔體內(nèi)設(shè)置三條縫隙，每兩條縫隙之間的部分構(gòu)成一個諧振腔，三條 縫隙分別將一個HMSIW腔體分成兩個諧振腔，構(gòu)成二階帶通濾波器，通過改變?nèi)龡l縫隙之間 的尺寸調(diào)整各帶通濾波器的中心頻率和帶寬。
[0010] 所述輸入端口通過Τ型接頭連接兩個帶通濾波器的輸入端口，所述Τ型接頭采用階 躍寬度微帶線連接兩帶通濾波器以彌補(bǔ)Τ型節(jié)本身帶來的不連續(xù)性，Τ型接頭采用彎折形結(jié) 構(gòu)，滿足小型化需求。
[0011] 所述介質(zhì)板層為介電常數(shù)的介質(zhì)板，其厚度h為0.45-0.65mm。
[0012] 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。
[0013] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點： 本發(fā)明雙工器采用HMSIW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。相較一般SIW結(jié)構(gòu)，HMSIW減小約一半尺寸，大大地減小了雙工器的體積。相比 傳統(tǒng)二階濾波器采用兩個獨(dú)立的SIW腔體，該濾波器通過在腔體內(nèi)蝕刻三條縫隙，每兩條縫 隙之間的部分構(gòu)成一個諧振器，在不增加腔體的情況下達(dá)到二階濾波器效果，從這個角度 來說，又相對減小了一半的尺寸。另外通過改變縫隙的尺寸可以調(diào)整各通道的中心頻率和 帶寬。輸入輸出采用微帶線直接耦合饋電方式，設(shè)計簡單。采用彎折形的T型接頭連接兩個 通道濾波器，滿足小型化需求。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明半?；刹▽?dǎo)(HMSIW)雙工器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明半?；刹▽?dǎo)(HMSIW)雙工器上金屬鍍層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖3是本發(fā)明具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖4是半模基片集成波導(dǎo)(HMSIW)雙工器的S11、S21和S31示意圖。
[0018]圖5是半?；刹▽?dǎo)(HMSIW)雙工器的隔離度S23示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例作詳細(xì)說明： 參見圖1和圖2，一種半?；刹▽?dǎo)雙工器，包括介質(zhì)板層2，還包括介質(zhì)板層2正面 的上金屬鍍層1以及介質(zhì)板層2反面的下金屬鍍層3;所述上金屬鍍層1有輸入端口 1-1和兩 個輸出端口 1-2、1-3,輸入輸出采用50 Ω微帶線直接耦合饋電；所述上金屬鍍層1上設(shè)有接 地金屬通孔5。
[0020] 所述上金屬鍍層1上設(shè)有兩個長方形HMSIW腔，比一般SIW腔體尺寸減小約一半尺 寸，有利于小型化需求。所述金屬通孔5作為諧振腔的腔體壁，在每個HMSIW諧振腔的腔體內(nèi) 設(shè)置三條縫隙6、7,每兩條縫隙之間的部分構(gòu)成一個諧振腔，三條縫隙分別將一個HMSIW腔 體分成兩個諧振腔，構(gòu)成二階帶通濾波器，通過改變?nèi)龡l縫隙之間的尺寸調(diào)整各帶通濾波 器的中心頻率和帶寬。所述輸入端口 1-1通過T型接頭4連接兩個帶通濾波器的輸入端口 2-1、2-2,所述T型接頭4采用階躍寬度微帶線連接兩帶通濾波器以彌補(bǔ)T型節(jié)本身帶來的不連 續(xù)性，T型接頭4采用彎折形結(jié)構(gòu)，滿足小型化需求。
[0021 ]所述介質(zhì)板層2為介電常數(shù)備=:1念的介質(zhì)板。
[0022]圖3是本實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，經(jīng)過設(shè)計、仿真和優(yōu)化，本實施例的半?；?波導(dǎo)(HMSIW)雙工器的具體尺寸如下： ff=57.5mm, L=102mm， al=22mm， a2=15.5mmJ bl=69.5mm, b2=52.5mm, ffll=0.15mm, W12=0.25mm， W13=0.15mm， W21=0.13mm， W22=0.25mm， W23=0.13mm， dll=15mm，dl2= 15.5mm， dl3=15mm， d21=ll.8mm, d22=12.2mm， d23=ll.8mm, 其中，W和L分別為介質(zhì)板層2的寬度和長度，al、bl分別為高通道濾波器HMSIW腔體的寬 度和長度，a2、b2分別為低通道濾波器HMSIW腔體的寬度和長度，dll~dl3和W11MV13分別為 高通道濾波器腔體內(nèi)蝕刻的三條縫隙的長和寬，d21~d23和W21MV23分別為低通道濾波器腔 體內(nèi)蝕刻的三條縫隙的長和寬。
[0023] 本實施例的半?；刹▽?dǎo)(HMSIW)雙工器的中心頻率為2.45GHz/3.5GHz，通 過電磁仿真軟件HFSS進(jìn)行仿真，調(diào)試。
[0024]圖4顯示了該半模基片集成波導(dǎo)(HMSIW)雙工器的S11、S21和S31仿真結(jié)果。圖5顯 示了該雙工器的隔離度S23仿真結(jié)果。仿真結(jié)果表明，該雙工器具有良好的通帶效果，兩通 道回波損耗都在21/23dB以下，插入損耗低于1.4/1.5(^，兩通道隔離度大于37.8(18。
【主權(quán)項】
1. 一種半模基片集成波導(dǎo)雙工器，包括介質(zhì)板層(2)，其特征在于，還包括介質(zhì)板層(2) 正面的上金屬鍍層（1)以及介質(zhì)板層(2)反面的下金屬鍍層(3);所述上金屬鍍層（1)有輸入 端口（1-1)和兩個輸出端口（1-2、1-3)，輸入輸出采用50 Ω微帶線直接耦合饋電；所述上金 屬鍍層（1)上設(shè)有接地金屬通孔(5)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半?；刹▽?dǎo)雙工器，其特征在于，所述上金屬鍍層（1) 上設(shè)有兩個長方形HMSIW腔，所述金屬通孔(5)作為諧振腔的腔體壁，在每個HMSIW諧振腔的 腔體內(nèi)設(shè)置三條縫隙(6、7)，每兩條縫隙之間的部分構(gòu)成一個諧振腔，三條縫隙分別將一個 HMSIW腔體分成兩個諧振腔，構(gòu)成二階帶通濾波器，通過改變?nèi)龡l縫隙之間的尺寸調(diào)整各帶 通濾波器的中心頻率和帶寬。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半模基片集成波導(dǎo)雙工器，其特征在于，所述輸入端口（ 1-1) 通過T型接頭(4)連接兩個帶通濾波器的輸入端口（2-1、2-2)，所述T型接頭(4)采用階躍寬 度微帶線連接兩帶通濾波器以彌補(bǔ)T型節(jié)本身帶來的不連續(xù)性，T型接頭(4)采用彎折形結(jié) 構(gòu)，滿足小型化需求。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半?；刹▽?dǎo)雙工器，其特征在于，所述介質(zhì)板層(2)為 介電常數(shù)6 的介質(zhì)板，其厚度h為0.45-0.65mm。
【文檔編號】H01P1/207GK106025463SQ201610386601
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月4日
【發(fā)明人】李國輝, 吳玉丹, 楊維
【申請人】上海大學(xué)