專利名稱：高q值低損耗半模基片集成波導(dǎo)濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器可以應(yīng)用于微波毫米波電路的設(shè)計(jì)，亦可
用于微波毫米波集成電路的設(shè)計(jì)，屬于微波濾波器的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的毫米波與微波器件中，基片集成波導(dǎo)和半?；刹▽?dǎo)結(jié)構(gòu)綜合了微 帶線和矩形波導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)平面化、低成本、低剖面、易集成、低損耗等。但是相對(duì)于微帶線結(jié) 構(gòu)，在低頻段結(jié)構(gòu)的尺寸較大。折疊半?；刹▽?dǎo)的面積是半?；刹▽?dǎo)的一半， 基片集成波導(dǎo)的四分之一，進(jìn)一步減小了面積，提高了平面電路的集成度。本發(fā)明利用多層 印刷電路板工藝提出并實(shí)現(xiàn)了兩種折疊半?；刹▽?dǎo)槽縫式濾波器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的面 積只有工作在同一頻段的半?；刹▽?dǎo)槽縫式濾波器的一半，同時(shí)性能優(yōu)良、損耗低、 易集成，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型的目的是提供一種用來(lái)解決微波毫米波濾波器的集成問(wèn)題
的高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器，它相對(duì)于原有的半?；刹▽?dǎo)濾波器體積
更小，這種濾波器具有易于集成、損耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，適合于微波毫米波集成電路的
設(shè)計(jì)；這種折疊半?；刹▽?dǎo)與微帶結(jié)構(gòu)相比較具有較高的Q值，較低的損耗。
技術(shù)方案本實(shí)用新型的高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器為多層結(jié)構(gòu)，自
上至下分別為正面金屬貼片、上層介質(zhì)基片、中間金屬層、下層介質(zhì)基片、底層金屬層；在半
?；刹▽?dǎo)濾波器的兩端分別設(shè)有輸入端和輸出端，在半?；刹▽?dǎo)濾波器的上
層介質(zhì)基片和下層介質(zhì)基片的一側(cè)設(shè)有一排第一金屬化通孔構(gòu)成半模基片集成波導(dǎo)濾波
器的側(cè)壁，并連接正面金屬貼片、中間金屬層和底層金屬層)；在下層介質(zhì)基片的另一側(cè)有
另一排第二金屬化孔連接中間金屬層和底層金屬層構(gòu)成半?；刹▽?dǎo)濾波器的H面
金屬壁；在半模基片集成波導(dǎo)濾波器正面金屬貼片或中間金屬層上設(shè)有槽縫。 所述的正面金屬貼片的平面為"U"形的結(jié)構(gòu)，槽縫設(shè)在正面金屬貼片時(shí)，槽縫設(shè)在
該"U"形的結(jié)構(gòu)內(nèi)的底部，槽縫有多個(gè)，位于中間的槽縫最大，位于中間槽縫兩側(cè)的其它槽
縫依次減小。 所述的中間金屬貼片的平面為上大下小的梯形結(jié)構(gòu)，槽縫設(shè)在中間金屬層時(shí)，槽 縫設(shè)在中間金屬層的梯形結(jié)構(gòu)上側(cè)，槽縫有多個(gè)，位于中間的槽縫最大，位于中間槽縫兩側(cè) 的其它槽縫依次減小。
有益效果本實(shí)用新型的高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器具有以下優(yōu)點(diǎn) 1 :)這種折疊半?；刹▽?dǎo)在微波毫米波電路的設(shè)計(jì)中易于集成。這是由于 這種濾波器器完全在介質(zhì)基片上實(shí)現(xiàn)，利用介質(zhì)基片的介電常數(shù)可以很方便的調(diào)節(jié)這種濾 波器尺寸的大小，從而較好的實(shí)現(xiàn)和其他微波毫米波電路的集成； 2:)這種半?；刹▽?dǎo)具有較高的Q值，較低的損耗。這是由于這種結(jié)構(gòu)具 有與矩形金屬波導(dǎo)相類似的特性，所以與微帶電路相比，它的Q值比較高，損耗比較低； 3 :)這種折疊半?；刹▽?dǎo)第二通帶的中心頻率約為第一個(gè)通帶的中心頻率的三倍，而普通濾波器第二通帶的中心頻率約為第一個(gè)通帶的中心頻率的二倍，因此它 的工作頻帶更寬； 4:)這種折疊半模基片集成波導(dǎo)的尺寸很小，提高了低頻段的集成度。因?yàn)檎郫B
半模基片集成波導(dǎo)濾波器的面積是同一工作頻段的半?；刹▽?dǎo)的一半。
圖1是高Q值低損耗半模基片集成波導(dǎo)濾波器層狀結(jié)構(gòu)示意圖， 圖2是槽縫蝕刻在正面金屬貼片3時(shí)的正面金屬貼片3結(jié)構(gòu)示意圖， 圖3是槽縫蝕刻在中間金屬層4時(shí)的中間金屬層4結(jié)構(gòu)示意圖， 圖4是實(shí)施例一的第一種濾波器的尺寸標(biāo)記圖。 圖5是實(shí)施例一的第二種濾波器的尺寸標(biāo)記圖。 圖6是是實(shí)施例一第一種濾波器實(shí)際測(cè)試結(jié)果。 圖7是實(shí)施例一第二種濾波器實(shí)際測(cè)試結(jié)果。 圖1和圖2中有上層介質(zhì)基片1、下層介質(zhì)基片2、正面金屬貼片3、中間金屬層4、 底層金屬層5、第二金屬化孔6、第一金屬化通孔7、輸入端8、輸出端9、槽縫10、微帶線11。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器結(jié)構(gòu)是根據(jù)折疊半?；?集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)提出來(lái)，該集成波導(dǎo)是由雙層印刷電路板(PCB)工藝實(shí)現(xiàn)的。折疊基片集成 波導(dǎo)由雙層相同基片構(gòu)成，分別為上層和下層基片。每層基片的兩面均有金屬敷銅，所以該 集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)有三層金屬層，分別為上層金屬面、中間層金屬面和底層金屬面。折疊半?；?片集成波導(dǎo)的兩側(cè)有兩排金屬化孔， 一排是第一金屬通孔，從上層介質(zhì)基片通到下層介質(zhì) 基片，與該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的上層金屬面、中間層金屬面和底層金屬面連接在一起。另一排金屬孔 為盲孔，在下層介質(zhì)基片通孔，與該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的中間層金屬和底層金屬連接在一起。兩排金 屬化孔構(gòu)成波導(dǎo)側(cè)壁。在折疊半?；刹▽?dǎo)的兩端分別設(shè)有輸入端和輸出端。中間金 屬層的金屬貼片與第一金屬通孔有一定的間距大小，這樣輸入信號(hào)的電場(chǎng)從上層介質(zhì)基片 沿中間金屬層折疊到下層介質(zhì)基片，濾波器的實(shí)現(xiàn)是在金屬表面刻槽形成的。第一種濾波 器是在上層金屬面刻槽實(shí)現(xiàn)，第二種濾波器是在中間金屬層刻槽實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)槽縫之間的一 段半?；刹▽?dǎo)構(gòu)成一個(gè)四分之一波長(zhǎng)諧振器，通過(guò)改變槽縫的尺寸來(lái)控制諧振器之 間耦合的強(qiáng)弱，使整個(gè)結(jié)構(gòu)起到濾波器的效果。此外半模基片集成波導(dǎo)的高通特性提高了 濾波器的選擇性。而該濾波器的下層金屬全是金屬面。 本實(shí)用新型涉及毫米波與微波器件的折疊半?；刹▽?dǎo)濾波器結(jié)構(gòu)，上層介 質(zhì)基片1的兩面分別設(shè)有正面金屬貼片3與中間金屬層4組成的，下層介質(zhì)基片2的兩面 分別設(shè)有底層金屬5與中間金屬層4組成的。 一排第二金屬化孔6為盲孔，打通了下層介 質(zhì)基片2，將中間金屬層4和底層金屬層5連接在一起。另一排金屬化孔7為通孔，打孔了 上層介質(zhì)1和下層介質(zhì)2，將正面金屬貼片3、中間金屬4和底層金屬5連接起來(lái)。金屬化 孔的直徑為0. 4毫米，相鄰金屬化孔中心之間的間距為0. 8毫米。第二金屬化孔6和第一 金屬化孔7構(gòu)成半模基片集成波導(dǎo)的金屬壁。第一金屬通孔7與中間金屬層4的金屬貼片 有一定間距，其大小決定了該集成波導(dǎo)的傳輸特性和帶寬，選擇合適大小可以使折疊半模 基片集成波導(dǎo)的傳輸特性和寬度為折疊半?；刹▽?dǎo)兩倍的單層半?；刹▽?dǎo) 的傳輸特性相同。為了測(cè)試方便，在上層金屬面，微帶線11匹配連接于折疊半?；刹▽?dǎo)。在折疊半?；刹▽?dǎo)的兩端分別設(shè)有輸入端8和輸出端9，第一種濾波器的槽縫 10蝕刻在上層金屬面3，第二種濾波器的槽縫蝕刻在中間金屬層4，該濾波器的寬度是同一 工作頻段的半?；刹▽?dǎo)濾波器的一半，基片集成波導(dǎo)的四分之一。 實(shí)施例一 高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器
圖3是槽縫蝕刻在上層金屬面的折疊半模基片集成波導(dǎo)， 圖4是槽縫蝕刻在中間層金屬面的折疊半模基片集成波導(dǎo)， 圖5是本實(shí)用新型是實(shí)施例一第一種濾波器實(shí)際測(cè)試結(jié)果， 圖6是本實(shí)用新型是實(shí)施例一第二種濾波器實(shí)際測(cè)試結(jié)果， 表一是實(shí)施例一的第一種濾波器的尺寸， 表二是實(shí)施例一的第二種濾波器的尺寸。
表二
代表符號(hào)數(shù)值大小(mm)代表符號(hào)數(shù)值大小(mm)
R—via0.2Ltaper3.7
D一via0.8WLtaper5.8
W501.56.14
113.4wl0.2
124.6w20.7
135.5w30.5
d07.2d24.3
dl6.5w2
代表符號(hào)數(shù)值大小(mm)代表符號(hào)數(shù)值大小(mm)R—via0.2Ltaper3.9
D—via0.8WLtaper5.8
W501.55.85
11wl0.18
123.1w20.6
B3.4w30.62
dO1d25.6
dl5.9w權(quán)利要求一種高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器，其特征在于該濾波器為多層結(jié)構(gòu)，自上至下分別為正面金屬貼片(3)、上層介質(zhì)基片(1)、中間金屬層(4)、下層介質(zhì)基片(2)、底層金屬層(5)；在半?；刹▽?dǎo)濾波器的兩端分別設(shè)有輸入端(8)和輸出端(9)，在半?；刹▽?dǎo)濾波器的上層介質(zhì)基片(1)和下層介質(zhì)基片(2)的一側(cè)設(shè)有一排第一金屬化通孔(7)構(gòu)成半?；刹▽?dǎo)濾波器的側(cè)壁，并連接正面金屬貼片(3)、中間金屬層(4)和底層金屬層(5)；在下層介質(zhì)基片(2)的另一側(cè)有另一排第二金屬化孔(6)連接中間金屬層(4)和底層金屬層(5)構(gòu)成半模基片集成波導(dǎo)濾波器的H面金屬壁；在半?；刹▽?dǎo)濾波器正面金屬貼片(3)或中間金屬層(4)上設(shè)有槽縫(10)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器，其特征在于所述的 正面金屬貼片(3)的平面為"U"形的結(jié)構(gòu)，槽縫(10)設(shè)在正面金屬貼片(3)時(shí)，槽縫(10) 設(shè)在該"U"形的結(jié)構(gòu)內(nèi)的底部，槽縫(10)有多個(gè)，位于中間的槽縫最大，位于中間槽縫兩側(cè) 的其它槽縫依次減小。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器，其特征在于所述的 中間金屬貼片(4)的平面為上大下小的梯形結(jié)構(gòu)，槽縫(10)設(shè)在中間金屬層(4)時(shí)，槽縫 (10)設(shè)在中間金屬層(4)的梯形結(jié)構(gòu)上側(cè)，槽縫(10)有多個(gè)，位于中間的槽縫最大，位于中 間槽縫兩側(cè)的其它槽縫依次減小。
專利摘要高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器自上至下分別為正面金屬貼片(3)、上層介質(zhì)基片(1)、中間金屬層(4)、下層介質(zhì)基片(2)、底層金屬層(5)；是一種用來(lái)解決微波毫米波濾波器的集成問(wèn)題的高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器，它相對(duì)于原有的半?；刹▽?dǎo)濾波器體積更小，這種濾波器具有易于集成、損耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，適合于微波毫米波集成電路的設(shè)計(jì)；這種折疊半?；刹▽?dǎo)與微帶結(jié)構(gòu)相比較具有較高的Q值，較低的損耗。
文檔編號(hào)H01P3/16GK201498573SQ200920044049
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者吳柯, 洪偉, 翟國(guó)華 申請(qǐng)人:東南大學(xué)