[實(shí)用新型]一種多層1/4模基片集成波導(dǎo)濾波器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020593018.4
• 申請(qǐng)日: 2010-11-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201898182U
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董亞洲;董士偉;朱忠博;王穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安空間無(wú)線電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H01P1/203
• 分類號(hào): H01P1/203;H01P1/208
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于微波技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于PCB工藝的多層1/4模基片集成波導(dǎo)(Quarter-mode?Substrate?Integrated?Waveguide，QMSIW)濾波器。

背景技術(shù)

基片集成波導(dǎo)(Substrate?Integrated?Waveguide，SIW)是一種采用PCB或LTCC工藝在介質(zhì)基板上實(shí)現(xiàn)的新型微波毫米波導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，由兩排金屬化通孔、上下兩層金屬面以及中間的填充介質(zhì)構(gòu)成，其實(shí)質(zhì)是一種介質(zhì)填充波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，具有與傳統(tǒng)金屬波導(dǎo)相似的傳播特性，傳輸損耗小、Q值高等同時(shí)又易于平面集成，可以用來(lái)設(shè)計(jì)各種高Q值的無(wú)源和有源器件，如利用SIW諧振腔設(shè)計(jì)濾波器等。

在工作頻率較低時(shí)，實(shí)際的SIW結(jié)構(gòu)及其功能模塊電路的尺寸還是比較大，影響了電路的集成度和實(shí)際應(yīng)用，為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，有學(xué)者提出了半模基片集成波導(dǎo)(HMSIW)結(jié)構(gòu)。將半模基片集成波導(dǎo)的思想應(yīng)用于SIW諧振腔便可以得到1/4模基片集成波導(dǎo)(QMSIW)諧振腔，將工作在TE₁₀₁模式下的SIW諧振腔沿虛擬磁壁一分為四，即可得到QMSIW諧振腔，體積約為原SIW諧振腔的1/4，此時(shí)TE₁₀₁模的電場(chǎng)最大值位于QMSIW諧振腔的拐角處。

目前國(guó)內(nèi)外SIW諧振腔濾波器設(shè)計(jì)主要是基于普通SIW諧振腔和HMSIW諧振腔，在較低的頻段時(shí)，SIW或HMSIW諧振腔濾波器仍有較大的體積。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多層1/4模基片集成波導(dǎo)濾波器，該濾波器采用QMSIW諧振腔可以將體積減小到SIW諧振腔的1/4，同時(shí)利用多層設(shè)計(jì)可以將2n個(gè)QMSIW諧振腔分布在n層介質(zhì)基板上，而只占用兩個(gè)QMSIW諧振腔平面尺寸，很大程度上減小了濾波器的平面尺寸。

本實(shí)用新型的上述目的是通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種多層1/4模基片集成波導(dǎo)濾波器，包括n個(gè)介質(zhì)基板、n+1個(gè)金屬層、輸入端口、輸出端口，其中n個(gè)介質(zhì)基板與n+1個(gè)金屬層交替排列，使得每個(gè)介質(zhì)基板位于相鄰兩個(gè)金屬層之間，每個(gè)介質(zhì)基板上設(shè)有垂直排列的兩排金屬化通孔，相鄰兩個(gè)介質(zhì)基板之間的金屬層上開(kāi)有耦合窗口，輸入端口、輸出端口分別位于最外層的一個(gè)金屬層的兩端，由n個(gè)介質(zhì)基板、n+1個(gè)金屬層和金屬化通孔圍成的半開(kāi)放式結(jié)構(gòu)構(gòu)成2n個(gè)QMSIW諧振腔，相鄰介質(zhì)基板之間的兩個(gè)諧振腔通過(guò)位于諧振腔之間的耦合窗口實(shí)現(xiàn)電耦合或磁耦合，同一介質(zhì)基板的兩個(gè)諧振腔之間可以通過(guò)將介質(zhì)基板中金屬化通孔去除若干個(gè)形成缺損分布而產(chǎn)生的耦合通道實(shí)現(xiàn)磁耦合。

在上述多層1/4模基片集成波導(dǎo)濾波器中，輸入端口和輸出端口通過(guò)微帶線分別與最鄰近的介質(zhì)基板上的兩個(gè)諧振腔實(shí)現(xiàn)耦合，并通過(guò)調(diào)整微帶線與所述兩個(gè)諧振腔的耦合位置調(diào)節(jié)輸入輸出諧振腔的有效Q值。

在上述多層1/4模基片集成波導(dǎo)濾波器中，耦合窗口的位置實(shí)現(xiàn)電耦合或磁耦合，根據(jù)耦合窗口的大小不同調(diào)整耦合量的大小。

在上述多層1/4模基片集成波導(dǎo)濾波器中，各層金屬層及介質(zhì)基板均可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要確定其尺寸，其中靠近連接有輸入端和輸出端的最外層金屬層的第一層介質(zhì)基板d及其底面金屬層b向兩端延伸以支持輸入端和輸出端的微帶線，其橫向尺寸大于繼續(xù)依次向下排列的其余金屬層和介質(zhì)基板。

在上述多層1/4模基片集成波導(dǎo)濾波器中，當(dāng)同一介質(zhì)基板的兩個(gè)諧振腔之間通過(guò)耦合通道實(shí)現(xiàn)磁耦合時(shí)，耦合量的大小由耦合通道的尺寸決定。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：

(1)本實(shí)用新型濾波器由于采用QMSIW諧振腔，可以將濾波器的體積減小到普通SIW諧振腔濾波器的1/4；

(2)本實(shí)用新型濾波器采用多層設(shè)計(jì)將2n個(gè)QMSIW諧振腔分布在n層介質(zhì)基板上，而只占用兩個(gè)QMSIW諧振腔平面尺寸，且不會(huì)因?yàn)闉V波器階數(shù)的增加而增大平面尺寸，在很大程度上減小了濾波器的平面尺寸；

(3)本實(shí)用新型濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工難度低、容易與其它電路集成設(shè)計(jì)，并且可以通過(guò)耦合窗口或耦合通道調(diào)節(jié)耦合量的大小，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型多層QMSIW濾波器實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為采用本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的多層QMSIW濾波器實(shí)施例的拓?fù)鋱D；

圖3為采用本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的多層QMSIW濾波器實(shí)施例的S參數(shù)仿真結(jié)果。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述：

本實(shí)用新型濾波器的原理如下：