[發(fā)明專利]一種基于介質(zhì)基片集成波導(dǎo)的雙頻濾波功分器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811121310.3
• 申請日: 2018-09-26
• 公開（公告）號: CN109326863B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 華昌洲;陳國軍;劉夢;趙啟東;靳翔宇
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16;H01P1/203
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33226
• 代理人: 方小惠

本發(fā)明公開了一種基于介質(zhì)基片集成波導(dǎo)的雙頻濾波功分器，包括介質(zhì)基板、附著在介質(zhì)基板上表面的第一金屬層和附著在介質(zhì)基板下表面的第二金屬層，第一金屬層上開設(shè)有第一矩形開口、第二矩形開口和第三矩形開口，第三矩形開口內(nèi)設(shè)置有第一矩形金屬塊和第二矩形金屬塊，介質(zhì)基板的上表面設(shè)置有輸入微帶線和第一輸出微帶線，第二金屬層上開設(shè)有第四矩形開口和第五矩形開口，第五矩形開口內(nèi)設(shè)置有第三矩形金屬塊和第四矩形金屬塊，介質(zhì)基板的下表面還設(shè)置有第二輸出微帶線，介質(zhì)基板上設(shè)置有尺寸相同的多個圓柱形通孔；優(yōu)點是同時具備濾波和功率分配功能，不存在兼容性問題，可以減小通信系統(tǒng)的體積，提高通信系統(tǒng)的可靠性，降低通信系統(tǒng)的設(shè)計成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種功分器，尤其是涉及一種基于介質(zhì)基片集成波導(dǎo)的雙頻濾波功分器。

背景技術(shù)

波導(dǎo)結(jié)構(gòu)是微波電路的一種重要饋電結(jié)構(gòu)，其傳輸穩(wěn)定性及精度的好壞，直接影響微波電路的性能及天線傳輸性能的優(yōu)良。但是傳統(tǒng)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)為矩形波導(dǎo)，存在不少缺點，例如體積大、笨重、加工工藝復(fù)雜以及調(diào)試過程比較麻煩燈，而且波導(dǎo)結(jié)構(gòu)還時常受截止頻率的限制，最終導(dǎo)致只能在某些特定的場景下進行使用，并且在實際應(yīng)用中費用昂貴，維護困難。因此，從五十年代起，一些研究人員及學(xué)者就開始尋找可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的其他波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。在1996年，有人提出了一種集成NRD和平面電路的混合電路結(jié)構(gòu)；在此基礎(chǔ)之上，加拿大蒙特利爾大學(xué)的吳柯教授系統(tǒng)闡述了平面與非平面電路之間的集成問題，分析了未來的發(fā)展趨勢，由此提出了一種基于介質(zhì)基片的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)---介質(zhì)基片集成波導(dǎo)（Substrate Integrated Waveguide ,SIW）。隨著研究人員對介質(zhì)基片集成波導(dǎo)不斷的深入研究發(fā)現(xiàn)，介質(zhì)基片集成波導(dǎo)完全可以實現(xiàn)傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)的雙頻濾波功能。

濾波器作為控制信號頻譜和解決干擾問題的不可缺少的組成部分，也是射頻電路系統(tǒng)中用于分離出所需的頻段的不可或缺的一個重要器件。正是因為具有這種非常重要的作用，所以濾波器被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代各種無線通信系統(tǒng)中。近年來，高性能、小尺寸、易于集成和低成本濾波器的需求迅速增長。傳統(tǒng)的濾波器設(shè)計結(jié)構(gòu)采用的是微帶線或金屬矩形波導(dǎo)，但傳統(tǒng)的濾波器通常具有較大的插入損耗和較低的選擇性，這是因為微帶線不連續(xù)導(dǎo)致的大寄生輻射損耗以及微尖諧振器的低品質(zhì)因子。更重要的是，微帶線濾波器對同一襯底中其他無源器件和有源器件的輻射所引起的外部干擾非常敏感。而且它具有體積龐大、平面電路集成度低、制造精度要求嚴格和制造成本高的缺點。因此，傳統(tǒng)濾波器的使用受到了極大限制。為了克服常規(guī)微帶線和金屬矩形表面波濾波器的缺點，相關(guān)研究人員提出并探究了一種基于介質(zhì)基片集成波導(dǎo)的濾波器，該基于介質(zhì)基片集成波導(dǎo)的濾波器是一種組織緊密、高選擇性和低插入損耗的波導(dǎo)組織。

在現(xiàn)代微波毫米波電路的設(shè)計中，功率分配器件（簡稱功分器）占據(jù)了重要的位置，特別是在微波毫米波陣列天線的設(shè)計中，功分器的優(yōu)劣直接影響到陣列天線的性能。在功分器中一個輸入信號被分成兩個或者多個較小的功率信號；功分器有3dB等功分形式和不等功分形式。傳統(tǒng)的功分器可以采用T形，Y形和Wilkinson型的形式來實現(xiàn)，其工作帶寬、插入損耗和功分比決定了陣列天線的輻射性能。

濾波器與功分器為當前通信系統(tǒng)的必要部件。目前，在通信系統(tǒng)中，濾波器與功分器都是各自分立元件，一方面導(dǎo)致了通信系統(tǒng)中體積加大，另一方面，由于兩者獨立設(shè)計，在實際通信系統(tǒng)應(yīng)用中，需要對濾波器與功分器的兼容性進行聯(lián)合調(diào)試，需要花費巨大的人力物力，而且兩者的兼容性問題將導(dǎo)致信號衰減及干擾信號增強等問題，從而導(dǎo)致通信系統(tǒng)的可靠性降低。

鑒此，設(shè)計一種基于介質(zhì)基片集成波導(dǎo)的雙頻濾波功分器來減小通信系統(tǒng)的體積，提高通信系統(tǒng)的可靠性，降低通信系統(tǒng)的設(shè)計成本具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于介質(zhì)基片集成波導(dǎo)的雙頻濾波功分器，該雙頻濾波功分器同時具備濾波和功率分配功能，不存在兼容性問題，可以減小通信系統(tǒng)的體積，提高通信系統(tǒng)的可靠性，降低通信系統(tǒng)的設(shè)計成本。