[發明專利]一種空氣填充SIW雙通帶濾波器及其優化方法

在審

• 申請號: 201910529228.2
• 申請日: 2019-06-19
• 公開（公告）號: CN110336100A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 傅邱云;梁飛;劉樂平;趙帥杰
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01P1/20
• 分類號: H01P1/20;H01P1/207;H01P11/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發明屬于無線通信技術領域，公開了一種空氣填充SIW雙通帶濾波器及其優化方法，其中濾波器包括輸入、輸出耦合結構，及空氣填充SIW諧振腔結構；空氣填充SIW諧振腔結構包括金屬通孔陣列(8)、空氣盒子(7)和4n個微擾金屬化過孔(9)；這4n個微擾金屬化過孔(9)的投影關于器件中心點中心對稱；該空氣盒子(7)是由中間基板介質層(2)鏤空然后密封形成的，其投影呈矩形，該矩形形狀的中心與器件中心點重合。本發明通過對濾波器器件關鍵的內部構造及細節結構設置等進行改進，與現有技術相比，得到的基于空氣填充SIW諧振腔的雙通帶濾波器，采用單諧振腔結構，具有兩個雙模工作的通帶，三個傳輸零點，通帶內插入損耗低，易于加工等特點。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，更具體地，涉及一種空氣填充SIW雙通帶濾波器及其優化方法，是一種基片集成波導(Substrate Integrated Waveguide,SIW)雙通帶濾波器，可作為5G通信頻段雙通帶濾波器。

背景技術

5G通信技術的發展，不僅增加了新的通信頻段，還提出了多頻段通信的發展方向。濾波器是無線通信系統中的重要元件，小尺寸，低損耗，易于集成，低成本是濾波器能應用到5G通信設備中的基本要求。SIW結構，作為波導結構與微帶線結構的完美結合體，同時具備了兩者的優點，即低損耗和易于集成，因此被廣泛用于濾波器的設計。在中國，新增的5G通信頻段有3.3-3.6GHz，4.8-5GHz這兩個頻段，因此，SIW雙通帶濾波器的設計對于中國5G通信的發展具有重要的意義。

《一種基于SIW加載H型縫隙結構的雙通帶濾波器》(申請號：201510438047.0)的中國專利中介紹了利用SIW諧振腔以及在SIW諧振腔上金屬層刻蝕的U型諧振結構實現雙通帶濾波器的情況。其中第一通帶由SIW諧振腔產生，第二個通帶是通過SIW腔體的上金屬層刻蝕的U型諧振結構實現的，整個濾波器比較緊湊，其缺點是由兩個SIW諧振腔構成，體積偏大，以及上金屬層刻蝕的兩個U型諧振結構會引起較大的輻射損耗。《毫米波雙通帶濾波器及其設計方法》(申請號：201510852538.X)的中國專利中介紹了利用雙層介質基板上的SIW諧振腔連同兩基板之間的半波長諧振器實現雙通帶濾波器的方法，其中第一個通帶由雙層介質基板中間的半波長諧振器構造得到，第二通帶由上下兩層的介質基板上的SIW諧振腔形成，整個濾波器腔體數量多，體積偏大，而且層數較多，加工不易。《基于堆疊式介質集成波導的小型化雙頻帶通濾波器》(申請號：201510512360.4)的中國專利中介紹了利用3塊介質基板堆疊構成的小型化雙頻帶通濾波器，該濾波器依靠垂直堆疊的3個SIW諧振腔的基模和第一個高次模，通過中間介質層上的耦合縫隙，分別得到了第一通帶和第二通帶，雖然整個濾波器在平面尺寸上顯得較小，但是3層介質基板的加工成本較高，并且濾波器的兩個通帶之間沒有傳輸零點，隔離度不是很高。Single-and dual-band bandpass filters usinga single perturbed SIW circular cavity(DOI:10.1109/LMWC.2019.2893379)一文中提出一種利用單個微擾SIW圓形腔體實現的雙通帶濾波器，通過微擾結構，基模和第一個高次模能形成第一通帶，而第二個高次模和第三個高次模形成第二個通帶，整個濾波器只用了單個腔體，體積很小，但是在上金屬層刻蝕的微擾縫隙導致濾波器的兩個通帶內的插入損耗比較大。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明的目的在于提供一種空氣填充SIW雙通帶濾波器及其優化方法，其中通過對濾波器器件關鍵的內部構造及細節結構設置等進行改進，與現有技術相比，本發明中基于空氣填充SIW諧振腔的雙通帶濾波器，采用單諧振腔結構，具有兩個雙模工作的通帶，三個傳輸零點，通帶內插入損耗低，易于加工等特點。