[發(fā)明專(zhuān)利]一種寬帶小型化基片集成同軸線壓控諧振器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711061443.1
• 申請(qǐng)日: 2017-11-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107919516B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜恒;陳鵬;張慧;余旭濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01P7/08
• 分類(lèi)號(hào): H01P7/08
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 饒欣

本發(fā)明公開(kāi)了一種寬帶小型化基片集成同軸線壓控諧振器，包括從上往下依次層疊的第一金屬層、第一介質(zhì)層、第二金屬層、第二介質(zhì)層、第三金屬層、第三介質(zhì)層和第四金屬層。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)諧振頻率的寬調(diào)諧功能，同時(shí)，與相同結(jié)構(gòu)的微帶、基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)相比，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的小型化，這就使得以基片集成同軸線諧振器為基礎(chǔ)的濾波器或者振蕩器實(shí)現(xiàn)寬調(diào)諧和小型化成為可能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波毫米波無(wú)源器件，特別是涉及一種寬帶小型化基片集成同軸線壓控諧振器。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)在毫米波電路與系統(tǒng)的高速發(fā)展，其功能越來(lái)越復(fù)雜、電性能指標(biāo)要求越來(lái)越高，同時(shí)也要求體積越來(lái)越小、重量越來(lái)越輕；整個(gè)系統(tǒng)迅速向小型化、輕量化、寬帶化、低成本方向發(fā)展。其中，微波毫米波系統(tǒng)的小型化和寬帶化是建立在單個(gè)元器件的小型化和寬帶化的基礎(chǔ)上的，因此設(shè)計(jì)單個(gè)微波器件的小型化和寬帶化是電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

諧振器是構(gòu)成微波電路的基礎(chǔ)元件，它可以用來(lái)設(shè)計(jì)各種濾波器和振蕩器。傳統(tǒng)的諧振器有石英晶體諧振器、介質(zhì)諧振器和波導(dǎo)腔體諧振器等等，它們因具有較高的Q值而被廣泛的使用，但是由于它們具有三維的結(jié)構(gòu)，很難與標(biāo)準(zhǔn)的印制板電路(PCB)集成在一起。基于微帶線結(jié)構(gòu)的諧振器具有平面電路的特點(diǎn)，所以其很容易實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的集成。但是，微帶平面結(jié)構(gòu)的諧振器由于是一個(gè)半封閉的結(jié)構(gòu)，其輻射損耗較大，品質(zhì)因數(shù)較低，特別是在高頻段，很少使用微帶結(jié)構(gòu)的諧振器。

基片集成波導(dǎo)(Substrate Integrated Waveguide,SIW)技術(shù)是近十幾年提出的一種集成于介質(zhì)基片的具有低插入損耗、低輻射、高功率容量等特性的新的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，它是由介質(zhì)基片上下表面的金屬覆層、側(cè)面的金屬化孔陣列和其中所圍的介質(zhì)共同構(gòu)成。它不僅可以實(shí)現(xiàn)有源和無(wú)源的集成，使得毫米波系統(tǒng)小型化，甚至可以把毫米波系統(tǒng)制作在一個(gè)封裝上，從而降低器件和系統(tǒng)的制作成本?；刹▽?dǎo)的特性和矩形波導(dǎo)十分類(lèi)似，它等效于減高的矩形波導(dǎo)，所以由基片集成波導(dǎo)制成的諧振器，不僅具有高Q值、高功率容量、易于集成等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)由兩排金屬化通孔陣列構(gòu)成，所以這種結(jié)構(gòu)可以利用PCB或者LTCC工藝實(shí)現(xiàn)，并且可以和微帶電路完美集成。

目前，基于基片集成波導(dǎo)技術(shù)的諧振器具有一個(gè)致命的缺陷，即占用PCB面積較大。特別是在低頻段，十分不利于系統(tǒng)的小型化。同時(shí)，現(xiàn)有的諧振器其工作帶寬十分有限，限制了它在寬帶系統(tǒng)中的使用。因此，為了克服以上兩個(gè)不足，急需提出一種新的諧振器結(jié)構(gòu)，不僅具有小型化的特點(diǎn)，而且具有寬帶特性。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷的寬帶小型化基片集成同軸線壓控諧振器。

技術(shù)方案：為達(dá)到此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的寬帶小型化基片集成同軸線壓控諧振器，包括從上往下依次層疊的第一金屬層、第一介質(zhì)層、第二金屬層、第二介質(zhì)層、第三金屬層、第三介質(zhì)層和第四金屬層，第一金屬層上設(shè)有變?nèi)荻O管以及對(duì)稱(chēng)的第一微帶線和第二微帶線，第三金屬層上設(shè)有U型諧振單元，U型諧振單元兩側(cè)設(shè)有對(duì)稱(chēng)的第一同軸耦合線和第二同軸耦合線，第一同軸耦合線通過(guò)貫穿第一金屬層至第四金屬層的第一信號(hào)孔連接第一微帶線，第二同軸耦合線通過(guò)貫穿第一金屬層至第四金屬層的第二信號(hào)孔連接第二微帶線，變?nèi)荻O管的陰極端還連接貫穿第一金屬層至第四金屬層的第三信號(hào)孔，所述壓控諧振器還包括貫穿第二金屬層至第四金屬層的屏蔽孔，屏蔽孔包圍著U型諧振單元、第一同軸耦合線和第二同軸耦合線組成的整體。

進(jìn)一步，所述第一信號(hào)孔、第二信號(hào)孔和第三信號(hào)孔各自的周?chē)荚O(shè)有貫穿第一金屬層至第四金屬層的屏蔽孔。

進(jìn)一步，所述U型諧振單元的長(zhǎng)度等于工作波長(zhǎng)的一半。

進(jìn)一步，所述第一同軸耦合線和第二同軸耦合線的長(zhǎng)度為工作波長(zhǎng)的四分之一。

進(jìn)一步，所述第一信號(hào)孔、第二信號(hào)孔、第三信號(hào)孔和所有屏蔽孔的內(nèi)壁金屬化，形狀為圓柱或者長(zhǎng)方體。