[發明專利]一種疊層基片集成波導結構的多模雙通帶平衡濾波器

有效

• 申請號: 201710253479.3
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107039719B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 康煒;汪書閣;周愷;梁琴琴;湯普祥;王瑞東;朱傳明
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01P1/207
• 分類號: H01P1/207
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

本發明公開了一種疊層基片集成波導結構的多模雙通帶平衡濾波器。該濾波器包括介質基板、上表面金屬層、中間金屬層和下表面金屬層，介質基板上有貫穿于介質基板的金屬化通孔陣列，金屬化通孔陣列、上表面金屬層、中部金屬層、下表面金屬層圍成了6個基片集成波導腔體；其中，兩個平衡通帶的中心頻率通過調整上、下兩層腔體尺寸參數大小來獲得；同時，通過調整輸入和輸出端口的位置，可以調整兩路徑信號的相對相位和幅度，從而產生傳輸零點。本發明采用端口異面分布結構，實現寬頻帶內高共模抑制的特性。同時利用基片集成波導矩形腔中的雙模之間的耦合，產生可控傳輸零點。

技術領域

本發明涉及平衡濾波器技術領域，特別是一種疊層基片集成波導結構的多模雙通帶平衡濾波器。

背景技術

濾波器作為無線電技術中不可或缺的部分，被廣泛應用于各種無線通信系統中，包括衛星系統、蜂窩系統和雷達探測系統等。作為一種頻率選擇性器件，濾波器能夠使有用信號通過，同時抑制帶外的干擾信號，其性能的優劣將直接影響到整個通信系統的性能。由此可見，濾波器在無線通信系統中扮演著十分重要的角色。無線通信系統的廣泛應用，促進了濾波器的研究與發展。隨著頻譜資源利用率的提高，對濾波器性能也提出了更高的要求。描述濾波器性能的參數主要有：帶內插損、諧波抑制能力、功率容量、結構尺寸、加工成本等。此外，濾波器應用環境以及通信鏈路中所處位置的不同，對其性能指標也有著不同的要求。

平衡濾波器作為一種重要的微波/毫米波無源器件，研究高性能的濾波器有著重要的意義。平衡濾波器由四個端口構成，兩個平衡輸入端口和兩個平衡輸出端口，傳統平衡濾波器由兩個巴倫和一個普通濾波器構成。這種結構能夠將單端口濾波器結合到平衡電路中，但這種結構不足在于：級聯可能帶來更大的插損，同時級聯導致尺寸偏大，不利于系統的小型化設計。平衡濾波器整合了巴倫和濾波器的功能，構成新的獨立器件，能夠直接應用于平衡系統中，從而減少了系統中器件的使用，符合系統小型化、低成本的設計理念。

基片集成波導(SIW)是一種新的微帶線傳輸形式，其利用金屬過孔在介質基片上實現波導的場傳播模式，此類波導的一個重要性質是具有與傳統矩形波導相近的傳播特性，諸如品質因數高、易于設計等，同時較傳統波導更為緊湊，具有體積小、重量輕、容易加工和集成等優點。

但是目前，基片集成波導技術尚未被成熟地應用于平衡濾波器的設計，平衡濾波器依然存在體積大、難以加工、集成度低，以及共模抑制和帶間隔離度低等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有較高共模抑制、帶間隔離度和可控中心頻率的疊層基片集成波導結構的多模雙通帶平衡濾波器。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種疊層基片集成波導結構的多模雙通帶平衡濾波器，包括兩個疊層設置的第一介質基板和第二介質基板，設置在第一介質基板上表面的上表面金屬層和設置在第二介質基板下表面的下表面金屬層，以及第一介質基板和第二介質基板之間的中間金屬層，中間金屬層具有水平軸線和垂直軸線，水平軸線與信號的傳輸方向相同，其中：

所述上表面金屬層1和第一介質基板4上設置若干貫穿的金屬化通孔，所述金屬化通孔構成上層通孔陣列；第二介質基板5和下表面金屬層3上也設置若干貫穿的金屬化通孔，該金屬化通孔構成下層通孔陣列；

所述上層通孔陣列、上表面金屬層和中間金屬層圍包形成基片集成波導上層的三個腔體，分別為第一腔體、第二腔體和第三腔體，所述下層通孔陣列、中間金屬層和下表面金屬層圍包形成基片集成波導下層的三個腔體，分別為第四腔體、第五腔體和第六腔體，其中：

第一腔體和第三腔體、第四腔體和第六腔體分別關于垂直軸線對稱，第四腔體、第五腔體和第六腔體分別位于第一腔體、第二腔體和第三腔體的垂直下層；

所述第一腔體、第二腔體、第四腔體和第六腔體均為具有第一面積的四方形腔體結構，每個腔體的沿水平軸線方向的側邊具有相同的寬度；第二腔體和第五腔體具有第二面積的四方形腔體結構，每個腔體的沿水平軸線方向的側邊具有相同的寬度；