[發明專利]一種具有濾波功能的基片集成波導功分器

有效

• 申請號: 201910640464.1
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110350279B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 肖飛;王余成;亓孝博
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種基片集成波導功分器，隔離電阻位于共用諧振腔內的對稱面上。基片集成波導功分器可以對輸入信號進行等分或合成，同時具有二階帶通頻率響應。仿真和測試結果表明：該基片集成波導功分器具有良好的頻率選擇性、輸出端口之間的隔離度高、尺寸較小、設計過程簡單等優點。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體涉及一種具有濾波功能的基片集成波導功分器。

背景技術

在射頻/微波/光頻等較高頻段內，微帶線具有體積小、重量輕、使用頻帶寬、可靠性高和制造成本低等優點，是應用廣泛的一類傳輸線。微帶線具有分布參數效應，其電氣特性與結構尺寸緊密相關。功分器全稱功率分配器，是通信或雷達系統中的重要器件。它是一種將一路輸入信號能量分成兩路或多路輸出相等或不相等能量的器件，也可反過來將多路信號能量合成一路輸出，此時可也稱為合路器。由于功分器可以逆向使用作為合路器，所以下面的討論皆以功分器為例。功分器的輸出端口之間應保證一定的隔離度。此外，濾波器作為另外一種微波器件，其功能在于允許某一部分頻率的信號順利的通過，而讓另外一部分頻率的信號受到較大的抑制。傳統的濾波器和功分器是兩個分立的元件，承擔不同的功能。

發明內容

為了克服傳統的功分器和濾波器分屬兩個元件，導致尺寸較大的缺點，本發明提供了一種新型的基片集成波導功分器，能夠同時實現濾波和功分的功能，具有良好的頻率選擇性、小尺寸和容易設計等優點。

典型微帶的結構如圖1所示，主要包括三層。第I層是金屬上覆層，第II層是介質基片，第III層是金屬下覆層。本發明所述的基片集成波導功分器如圖2所示，其特征在于：第一端口(Port#1)連接到第一諧振腔(Cav1)，第一諧振腔(Cav1)連接第二諧振腔(Cav2)，第二諧振腔(Cav2)連接第二端口(Port#2)；同時，第一諧振腔(Cav1)連接第三諧振腔(Cav3)，第三諧振腔(Cav3)連接第三端口(Port#3)；在第一諧振腔(Cav1)的金屬上覆層(I)內，在對稱面上刻蝕矩形槽(Mr)，跨接第一電阻(R1)、第二電阻(R2)和第三電阻(R3)；第一諧振腔(Cav1)、第二諧振腔(Cav2)和第三諧振腔(Cav3)由金屬化通孔(Hole)圍列而成。

為深入分析所述基片集成波導功分器的物理機制，首先分析基片集成波導諧振腔的諧振特性。典型的基片集成波導諧振腔如圖3所示，其中W和L分別表示寬度與長度，d和s分別表示金屬化過孔(Hole)的直徑和相鄰兩金屬化過孔(Hole)圓心間的間距。基片集成波導與矩形波導具有相似的導波特性，因此基片集成波導諧振腔等效為介質填充金屬波導諧振腔。用W_eff和L_eff分別表示等效的介質填充金屬波導諧振腔的寬度與長度，且滿足以下等效關系：

基片集成波導諧振腔的諧振模式可以通過解析方式或者數值方式來分析。基片集成波導諧振腔內可以激勵起的諧振模式包括如圖4(a)所示的TE₁₀₁模式，如圖4(b)所示的TE₁₀₂模式，如圖4(c)所示的TE₂₀₁模式，等等。當W≈L時，即W_eff≈L_eff，令此時基片集成波導諧振腔簡稱為方形諧振腔。則TE₁₀₂模式電場矢量和TE₂₀₁模式的電場矢量分別為：

其中，表示y方向上單位矢量，E₀為電場矢量的幅度，x表示x方向空間變量，z表示z方向空間變量。此時，TE₁₀₂模式與TE₂₀₁模式相簡并，且可以疊加。當同幅反相激勵起這兩個簡并諧振模式時，將疊加形成新的混合場模式，用來表示，其電場矢量表示為：

當同幅同相激勵起這兩個簡并諧振模式時，將疊加形成新的混合場模式，用來表示，其電場矢量表示為：