[發明專利]小型化多通道微波毫米波濾波器組及其設計方法

有效

• 申請號: 202010862281.7
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112054271B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 蔣政波;汪一帆;郝張成
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01P1/203
• 分類號: H01P1/203;H01P1/208;H01P11/00;G06F30/367
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張超

本發明公開了一種小型化多通道微波毫米波濾波器組，包括多個沿同一方向延伸的并列排布的SIW濾波器，相鄰的SIW濾波器共用同一條沿SIW濾波器長度方向的第一金屬過孔作為邊界，每個SIW濾波器有兩條沿長度方向的第一金屬過孔，在SIW濾波器沿長度方向的第一金屬過孔有設置的沿SIW濾波器寬度方向的用于構成感性窗的第二金屬過孔，平行于第二金屬過孔的方向還設有完全嵌入在SIW濾波器上的帶狀線，帶狀線和SIW濾波器均包括被兩層金屬層夾持的介質基片，帶狀線還包括位于介質基片中的中心導體帶。本發明還公開了此種濾波器組的設計方法。采用本發明的設計方案，將帶狀線的方向與SIW感性窗濾波器垂直，實現較高帶外抑制的帶通濾波器設計。

技術領域

本發明屬于無線通信系統中射頻微波毫米波器件技術領域，涉及一種微波毫米波濾波器組，尤其涉及一種小型化多通道微波毫米波濾波器組及其設計方法。

背景技術

目前，第五代移動通信技術已正式步入商用階段。作為5G的核心技術之一，毫米波技術在解決頻譜資源緊張的問題方面起著關鍵作用。然而，隨著頻率的升高，毫米波的空間衰減也增大，制約了信號的傳播距離和小區的覆蓋范圍。因此，與5G毫米波往往與大規模多天線(Massive MIMO)技術同時采用，通過多天線的增益來彌補空間衰減。天線和射頻通道的增加，必然也會加大設備的尺寸，尤其是手機等對尺寸敏感的終端設備，對集成度要求非常高。

濾波器作為無線通信系統中的重要器件之一，主要用于選通或隔離特定頻段的信號，對于保證系統通信質量起著舉足輕重的作用。經過長足的發展，濾波器在理論設計方面已經有了成熟完整的方案體系，在工程應用方面也有著豐富的實現形式。

基片集成波導(Substrate Integrated Waveguide，SIW)技術是21世紀初提出的一種較為新穎的導波結構。SIW的主要結構包括位于中間層的低損耗介質基片，其上下表面均為金屬層，同時，有金屬過孔陣列貫穿介質基片。SIW技術集合了金屬波導損耗較低，品質因數高，與微帶線電路體積小，加工難度較小，易與其他電路集成等優點，已成為微波器件尤其是微波濾波器的熱門實現方式之一。

帶狀線是于上世紀五十年代初研制出的第一代微波平面電路傳輸線。它由一條中心金屬導帶和距離中心導帶一段長度的上下兩塊接地金屬層以及圍繞在中心導帶周圍的介質組成。與傳統微帶線的半開放結構相比，帶狀線損耗更低一些，在設計微波濾波器時通帶外的抑制性能也更好。因此，利用帶狀線結構設計濾波器，可以實現更小的尺寸，獲得更為良好的屏蔽性能，同時，也具有微帶線易加工，易集成等特性。

隨著移動通信技術的不斷演進，移動數據流量不斷迎來爆炸式增長，一方面，移動通信系統的復雜度迅速提升，另一方面，對于系統小型化的需求也在日益升高。單個濾波器往往難以滿足系統的濾波需求，而是以多個濾波器組合，即濾波器組的形式對信號進行處理。在盡量減小單個濾波器尺寸的情況下，進一步優化多個濾波器在空間結構上的位置排布，實現多通道濾波器組的小型化，具有重要的意義。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是：需要設計一組濾波器，以實現多通道濾波功能，并且將所設計濾波器組中的濾波器單元的相對位置在空間上的進行優化，實現多通道帶通濾波器組的小型化。

發明內容：本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

技術方案：為實現上述目的，本發明提供以下技術方案：

一種小型化多通道微波毫米波濾波器組，包括多個沿同一方向延伸的并列排布的SIW濾波器，相鄰的SIW濾波器共用同一條沿SIW濾波器長度方向的第一金屬過孔作為邊界，每個SIW濾波器有兩條沿長度方向的第一金屬過孔，在SIW濾波器沿長度方向的第一金屬過孔有設置的沿SIW濾波器寬度方向的用于構成感性窗的第二金屬過孔，平行于第二金屬過孔的方向還設有完全嵌入在SIW濾波器上的帶狀線，帶狀線和SIW濾波器均包括被兩層金屬層夾持的介質基片，帶狀線還包括位于介質基片中的中心導體帶。