[發明專利]基片集成波導帶通濾波器

有效

• 申請號: 201410382335.4
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104167578A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 夏雷;胡亮;唐亦塵;延波;徐銳敏
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01P1/201
• 分類號: H01P1/201
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明屬于微波毫米波無源器件技術領域，尤其涉及一種基片集成波導帶通濾波器。?

背景技術

目前，常用的允許特定頻段的信號通過同時屏蔽其它頻段信號的濾波器主要包括：微帶線型，波導型和集總電容電感元件型三種。微帶線型，波導型和集總元件型的基本構成包括傳輸線主線，連接在傳輸線主線的若干個諧振單元和連接諧振單元的耦合單元。當傳輸線主線上傳輸的能量通過一個耦合單元耦合到一個諧振單元時，與該諧振單元諧振頻率相同的頻率在諧振腔內諧振，同時通過下一個耦合單元進入下一個諧振單元，最后依次通過各個諧振單元通過傳輸主線輸出信號，其它頻率的信號則全部反射而不會進入諧振單元，所以其它頻率的信號不會通過濾波器。通過調整諧振單元的諧振頻率、耦合單元的耦合大小，從而得到所需要的能夠選擇特定頻率信號的濾波器。對于微帶線型，由于所有單元均位于同一空間層，因此其體積小，但是由于諧振單元的Q值較低，不便于實現較小的插入損耗。對于波導型，由于腔體諧振單元的Q值較高，且結構較微帶線簡單，所以插入損耗較小。但波導部件體積較微帶線大，重量大，會占用較大空間，不便于和其他微帶線路集成在一起。對于集總電感電容電路，電容電感元件由于頻率較高時分布參數較大，所以不能用于高頻率濾波。基片集成波導是近年來提出的可以集成于介質基片中的具有低損耗低輻射等特性的新的導波結構，是一種新的微波傳輸線形式，其利用金屬過孔在介質基片上實現波導的場傳播模式。它由金屬過孔和介質板上下兩層金屬構成與金屬波導相似的能夠傳播場的導波結構。它可以很好的實現有源和無源電路的集成，便于與其他電路集成連接。高頻應用中，由于波長過小，過于高的容差要求常常使微帶線失效。波導就常用于高頻情況，但是波導體積大，不易于集成。所以產生了一種新的觀點：基片集成波導SIW。SIW是介于微帶與介質填充波導之間的一種傳輸線。SIW兼顧傳統波導和微帶傳輸線的優點，可實現高性能微波毫米波平面電路由于其具有和金屬波導相似的傳播特性，所以其構成的微波部件及其子系統有很高的Q值、高功率容量等優點。與傳統金屬波導相比，其加工成本十分低廉，重量輕，體積小，非常適合應用于微波毫米波電路當中。基于基片集成波導的濾波器已經廣泛被應用于微波系統中，最常見的基片集成波導帶通濾波器一般采用E面膜片的形式，E面膜片濾波器具有低插入損耗，成本低廉，易于大批量生產的特點。濾波器是一種對信號有處理作用的器件或電路。隨著電子市場的不斷發展也越來越被廣泛生產和使用。濾波器主要分為有源濾波器和無源濾波器。主要作用是讓有用信號盡可能無衰減的?通過，對無用信號盡可能大的反射。濾波器的功能就是允許某一部分頻率的信號順利的通過，而另外一部分頻率的信號則受到較大的抑制，它實質上是一個選頻電路。濾波器中，把信號能夠通過的頻率范圍，稱為通頻帶或通帶；反之，信號受到很大衰減或完全被抑制的頻率范圍稱為阻帶；通帶和阻帶之間的分界頻率稱為截止頻率；濾波器是由電感器和電容器構成的網路，可使混合的交直流電流分開。最基本的濾波器，是由一個電容器和一個電感器構成，稱為L型濾波。所有各型的濾波器，都是集合L型單節濾波器而成。基本單節式濾波器由一個串聯臂及一個并聯臂所組成，串聯臂為電感器，并聯臂為電容器。幾種低通原型濾波器是現代網絡綜合法設計濾波器的基礎，各種低通、高通、帶通、帶阻濾波器大都是根據此特性推導出來的。正因如此，才使得濾波器的設計得以簡化，精度得以提高。按所處理的信號分為模擬濾波器和數字濾波器兩種。按所通過信號的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。低通濾波器：它允許信號中的低頻或直流分量通過，抑制高頻分量或干擾和噪聲；高通濾波器：它允許信號中的高頻分量通過，抑制低頻或直流分量；帶通濾波器：它允許一定頻段的信號通過，抑制低于或高于該頻段的信號、干擾和噪聲；帶阻濾波器：它抑制一定頻段內的信號，允許該頻段以外的信號通過。一個理想的濾波器應該有一個完全平坦的通帶，例如在通帶內沒有增益或者衰減，并且在通帶之外所有頻率都被完全衰減掉，另外，通帶外的轉換在極小的頻率范圍完成。實際上，并不存在理想的帶通濾波器。濾波器并不能夠將期望頻率范圍外的所有頻率完全衰減掉，尤其是在所要的通帶外還有一個被衰減但是沒有被隔離的范圍。這通常稱為濾波器的滾降現象，并且使用每十倍頻的衰減幅度dB來表示。通常，濾波器的設計盡量保證滾降范圍越窄越好，這樣濾波器的性能就與設計更加接近。由于目前加工工藝限制，過小的通孔間距和通孔很難實現，在高頻段由于波長較小，特別是波長達到通孔間距級別時，電磁波容易從通孔間輻射出去導致濾波器插入損耗變大，同時高頻段的帶通濾波器的耦合單元需要很小的通過來實現，加工工藝限制這使得這種優良的濾波器不能運用于較高頻段。?