[發明專利]一種基于四分之一模基片集成波導圓形腔的濾波功分器

有效

• 申請號: 201710049010.8
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106785290B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 朱曉維;王翔
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01P5/12
• 分類號: H01P5/12;H01P1/207
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

本發明公開了一種基于四分之一模基片集成波導圓形腔的濾波功分器，由兩個四分之一模基片集成波導圓形腔通過信號輸入微帶線相結合而成；四分之一模基片集成波導圓形腔是由基片集成波導圓形腔沿任意兩條相互垂直的磁壁分割得到的，且沿其兩直角邊分別設置有信號輸入微帶線和信號輸出微帶線，其內部設置有場模式擾動孔和寄生通帶抑制模式擾動孔；從信號輸入端輸入的信號分別進入兩個四分之一模基片集成波導圓形腔，經過濾波和功分后由兩個信號輸出微帶線的信號輸出端輸出。本發明在明顯減小器件尺寸的同時，將濾波器和功分器結合起來，實現了一種高度集成的多功能無源器件，適用于微波毫米波通信系統本振的濾波和功分。

技術領域

本發明涉及一種基于四分之一模基片集成波導圓形腔的濾波功分器，屬于微波無源器件技術領域。

背景技術

隨著現代無線通信系統的高速發展和日臻成熟，作為其重要組成部分的濾波器和功分器也引起了廣泛的關注和研究。在傳統的低頻設計中，微帶結構的濾波器和功分器非常常見。但是，在毫米波頻段中，微帶結構的無源結構存在插損大、加工困難等問題；而傳統的低損耗的金屬波導結構具有結構復雜、設計困難、尺寸較大、無法平面集成等問題，因此，基片集成波導技術在毫米波頻段具有的優勢引起了人們的廣泛關注。

基片集成波導技術是最近十幾年來出現的低插入損耗、高品質因數、高功率容量的一種新型的波導器件，基于PCB和LTCC等工藝實現的各種基片集成波導無源以及有源兼具有傳統金屬波導和平面電路的優點，且生產成本和設計復雜度在微波毫米波頻段具有無可比擬的優勢。

目前引起廣泛關注的5G毫米波通信系統，特別是大規模的MIMO系統，毫米波前端模塊對電路的損耗、尺寸以及加工精度提出了更高的要求。因此，高集成度的器件或者模塊成為了重要的研究熱點。其中，發明人主要從兩個方面考慮如何提高集成度：一個是從基片集成波導結構本身考慮如何減小尺寸，另一個是多功能的無源器件可以在無線通信系統中實現更加緊湊的結構。在許多傳統的通信系統中，人們通常將濾波器和功分器分開設計最后級聯使用，以實現濾波和功分的功能。這種設計方法存在的問題是電路的面積較大且損耗較大。于是，發明人考慮將濾波器和功分器結合起來設計，從而實現一種小尺寸、多功能、高集成度的無源器件。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于四分之一模基片集成波導圓形腔的濾波功分器，用于解決毫米波通信系統中無源器件尺寸大、損耗大、集成度差的技術問題。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于四分之一模基片集成波導圓形腔的濾波功分器，包括兩個四分之一模基片集成波導圓形腔；

其中，所述四分之一模基片集成波導圓形腔是由基片集成波導圓形腔沿任意兩條相互垂直的磁壁分割得到的，且沿其兩直角邊分別設置有信號輸入微帶線和信號輸出微帶線；所述基片集成波導圓形腔包括上下表面均覆有金屬導電層的介質基片，且介質基片上沿圓周方向均勻分布有貫穿上下金屬導電層的金屬通孔；

所述四分之一模基片集成波導圓形腔的直角區域內設置有場模式擾動孔，金屬通孔內側的四分之一模基片集成波導圓形腔上設置有寄生通帶抑制模式擾動孔，且場模式擾動孔及寄生通帶抑制模式擾動孔均為貫穿介質基片及上下金屬導電層的金屬孔；

兩個四分之一模基片集成波導圓形腔通過信號輸入微帶線相結合，即兩個信號輸入微帶線連為一體，構成該濾波功分器的信號輸入端；從信號輸入端輸入的信號分別進入兩個四分之一模基片集成波導圓形腔，經過濾波和功分后由兩側信號輸出微帶線的信號輸出端輸出。

具體的，兩個四分之一模基片集成波導圓形腔關于連為一體的信號輸入微帶線對稱分布，所述信號輸入微帶線及信號輸出微帶線均采用50歐姆微帶線，且信號輸出微帶線經過90°的轉角實現信號輸入端和信號輸出端的方向一致性。