[實(shí)用新型]基于模式耦合的基片集成波導(dǎo)濾波器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420692803.3
• 申請(qǐng)日: 2014-11-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204167452U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李榮強(qiáng);歐陽(yáng)瓊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都信息工程學(xué)院
• 主分類號(hào): H01P1/208
• 分類號(hào): H01P1/208
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及微波技術(shù)，特別涉及基片集成波導(dǎo)濾波器，具體涉及基于模式耦合的基片集成波導(dǎo)濾波器。

背景技術(shù)

濾波器是一種兩端口互易、雙端加載、無(wú)源器件，目前應(yīng)用較多的有微帶濾波器和波導(dǎo)濾波器兩種。微帶濾波器具有微帶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，是一種平面的電路結(jié)構(gòu)，適合于系統(tǒng)的混合集成，但由于它是一種半開(kāi)放結(jié)構(gòu)，損耗較大，因而不適于工作在頻率較高的毫米波頻段，也不能構(gòu)成高Q值的部件。金屬波導(dǎo)波導(dǎo)腔濾波器是一大類應(yīng)用比較廣泛的濾波器，具有非常低的插入損耗、高的性能、大的功率容量等一系列優(yōu)點(diǎn)，比較適合用于微波毫米波頻段，但由于其自身體積較大以及難以實(shí)現(xiàn)平面集成，因此波導(dǎo)結(jié)構(gòu)很難廣泛地被應(yīng)用于高集成度的系統(tǒng)中。

基片集成波導(dǎo)(SIW)技術(shù)是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，如圖1、圖2和圖3所示，由上表面導(dǎo)電層1、介質(zhì)基片2、下表面導(dǎo)電層3和金屬化通孔10構(gòu)成。介質(zhì)基板2下表面的導(dǎo)電層3又稱為接地面。金屬化通孔10穿過(guò)上表面的導(dǎo)電層1、介質(zhì)基片2和接地面3，將介質(zhì)基片兩面的導(dǎo)電層連接起來(lái)，構(gòu)成厚度h與介質(zhì)基片相同的波導(dǎo)腔(忽略導(dǎo)電層厚度)，或稱為諧振腔。金屬化通孔10圍成的區(qū)域100的形狀決定了波導(dǎo)腔的形狀，其尺寸大小與波導(dǎo)腔工作頻率有關(guān)，微波主要在波導(dǎo)腔內(nèi)傳輸。如圖3所示，該諧振腔上表面由導(dǎo)電層1構(gòu)成，下表面由接地面3構(gòu)成，側(cè)壁則由密集排列的金屬化通孔10構(gòu)成。由于金屬化通孔10的間距a遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于諧振腔的工作波長(zhǎng)，可以看成是連續(xù)的金屬側(cè)壁。在密集排列的金屬化通孔陣列中去掉一些金屬化通孔，構(gòu)成所謂金屬柱感性窗，如圖1中導(dǎo)電層1上的金屬柱感性窗41和金屬柱感性窗42，相當(dāng)于在波導(dǎo)腔側(cè)壁開(kāi)了個(gè)窗口，如圖3中的窗口40所示。位于波導(dǎo)腔邊沿的金屬柱感性窗可以連接共面波導(dǎo)輸入端13或共面波導(dǎo)輸出端14，位于兩個(gè)波導(dǎo)腔交界處的金屬柱感性窗，可以對(duì)兩個(gè)波導(dǎo)腔的信號(hào)產(chǎn)生耦合作用。為了調(diào)節(jié)輸入輸出信號(hào)強(qiáng)度及阻抗匹配，通常在共面波導(dǎo)輸入端13或共面波導(dǎo)輸出端14與波導(dǎo)腔連接處設(shè)置有槽線12。這種結(jié)構(gòu)的基片集成波導(dǎo)，兼具微帶結(jié)構(gòu)和金屬波導(dǎo)的一些特點(diǎn)，因而由其構(gòu)成的濾波器具有高功率容量、高Q值、易于與其它平面電路集成等特點(diǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)基片集成波導(dǎo)濾波器的設(shè)計(jì)通常是通過(guò)多個(gè)獨(dú)立的單模諧振腔的級(jí)聯(lián)來(lái)得到，為了實(shí)現(xiàn)傳輸零點(diǎn)，又需要添加波導(dǎo)腔以實(shí)現(xiàn)交叉耦合，因而濾波器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要得到好的頻率選擇性通常導(dǎo)致大的尺寸。

交叉耦合通常分為物理交叉耦合和模式交叉耦合?，F(xiàn)有技術(shù)通常采用多個(gè)諧振腔的物理交叉耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸零點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)傳輸零點(diǎn)需要三個(gè)諧振腔，而要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)傳輸零點(diǎn)則需要四個(gè)諧振腔，這樣的濾波器體積大、損耗高。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)基片集成波導(dǎo)濾波器體積大、損耗高的缺點(diǎn)，提供一種基于模式耦合的基片集成波導(dǎo)濾波器。

本實(shí)用新型解決所述技術(shù)問(wèn)題，采用的技術(shù)方案是，基于模式耦合的基片集成波導(dǎo)濾波器，包括同一基片上的第一波導(dǎo)腔和第二波導(dǎo)腔，其特征在于，所述第一波導(dǎo)腔設(shè)置有共面波導(dǎo)輸入端，第二波導(dǎo)腔設(shè)置有共面波導(dǎo)輸出端，所述共面波導(dǎo)輸入端與第一金屬柱感性窗連接，所述共面波導(dǎo)輸出端與第二金屬柱感性窗連接，所述第一波導(dǎo)腔與所述第二波導(dǎo)腔相鄰，其相鄰邊上設(shè)置有第三金屬柱感性窗，所述共面波導(dǎo)輸入端和共面波導(dǎo)輸出端分別位于所述相鄰邊兩側(cè)。

本實(shí)用新型的濾波器，采用基片集成波導(dǎo)(SIW)技術(shù)，由兩個(gè)相鄰的波導(dǎo)腔構(gòu)成，兩個(gè)波導(dǎo)腔的相鄰邊及其兩側(cè)的對(duì)應(yīng)邊上設(shè)置有金屬柱感性窗。濾波器的中心頻率為TE₂₀₁模的諧振頻率，將低階的TE₁₀₁模作為寄生諧振頻率，利用濾波器中低階的TE₁₀₁模來(lái)實(shí)現(xiàn)模式交叉耦合，兩個(gè)波導(dǎo)腔能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)傳輸零點(diǎn)。

優(yōu)選的，所述第一波導(dǎo)腔和第二波導(dǎo)腔具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述第一波導(dǎo)腔和第二波導(dǎo)腔對(duì)稱軸重合。

推薦的，所述第一波導(dǎo)腔和第二波導(dǎo)腔為矩形波導(dǎo)腔。

推薦的，所述第一波導(dǎo)腔和第二波導(dǎo)腔具有相同長(zhǎng)寬比。

優(yōu)選的，所述第一波導(dǎo)腔的長(zhǎng)和寬與第二波導(dǎo)腔的長(zhǎng)和寬不同。

特別的，所述長(zhǎng)寬比為1。

特別的，所述第一波導(dǎo)腔和第二波導(dǎo)腔邊長(zhǎng)不相同。

進(jìn)一步的，所述第一波導(dǎo)腔和第二波導(dǎo)腔為以所述相鄰邊為弦的弓形。

進(jìn)一步的，所述第一波導(dǎo)腔和第二波導(dǎo)腔半徑不相同。