專利名稱：六邊形諧振腔基片集成波導(dǎo)濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波毫米波濾波器領(lǐng)域，具體涉及基片集成波導(dǎo)濾波器。
背景技術(shù)：
濾波器是微波電路中的基本單元電路，其性能好壞直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能。傳統(tǒng)的濾波器一般分為平面微帶/帶線結(jié)構(gòu)濾波器和金屬波導(dǎo)結(jié)構(gòu)濾波器。平面微帶/帶線結(jié)構(gòu)濾波器雖然易于集成，但占用面積大，損耗大，Q值低。金屬波導(dǎo)結(jié)構(gòu)濾波器雖然具有插損小，品質(zhì)因素高，選擇性好等特點(diǎn)，但是體積大、加工調(diào)試麻煩，且不利于與有源電路基板集成。
基于基片集成波導(dǎo)技術(shù)的濾波器在保留了金屬波導(dǎo)結(jié)構(gòu)濾波器Q值高、選擇性好的特點(diǎn)的同時(shí)，還兼具了平面微帶/帶線結(jié)構(gòu)濾波器的體積小、重量輕、成本低、易于加工與集成的優(yōu)勢(shì)，在近幾年受到了廣泛的關(guān)注。傳統(tǒng)的基片集成波導(dǎo)濾波器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基本都基于矩形諧振腔及圓形諧振腔。兩者比較而言，矩形諧振腔結(jié)構(gòu)靈活，易于設(shè)計(jì)，但Q值相對(duì)不高，圓形諧振腔Q值高，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上卻不夠靈活。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了兼具了矩形諧振腔的結(jié)構(gòu)靈活和圓形諧振腔Q值高的優(yōu)點(diǎn)，提出了六邊形諧振腔基片集成波導(dǎo)濾波器。本發(fā)明的技術(shù)方案是六邊形諧振腔基片集成波導(dǎo)濾波器，所述濾波器包含了介質(zhì)基片及分別位于介質(zhì)基片上表面和下表面的上表面金屬銅和下表面金屬銅；所述金屬化通孔貫穿介質(zhì)基片和上表面金屬銅、下表面金屬銅導(dǎo)通，所述金屬化通孔陣列后形成依次連接的呈正六邊形的第一六邊形諧振腔、第二六邊形諧振腔和第三六邊形諧振腔；所述第一六邊形諧振腔與第三六邊形諧振腔以第二六邊形諧振腔的中心軸鏡像對(duì)稱但不相鄰；第一六邊形諧振腔的右上側(cè)邊與第二六邊形諧振腔的左下側(cè)邊重合并設(shè)有第一感性耦合窗；第二六邊形諧振腔的右下側(cè)邊與第三六邊形諧振腔的左上側(cè)邊重合并設(shè)有第二感性耦合窗；在第一六邊形諧振腔的左下側(cè)邊設(shè)有共面波導(dǎo)輸入端，在第三六邊形諧振腔的右下側(cè)邊設(shè)有共面波導(dǎo)輸出端。本發(fā)明的另一技術(shù)方案是六邊形諧振腔基片集成波導(dǎo)濾波器，所述濾波器包含了介質(zhì)基片及分別位于介質(zhì)基片上表面和下表面的上表面金屬銅和下表面金屬銅；所述金屬化通孔貫穿介質(zhì)基片和上表面金屬銅、下表面金屬銅導(dǎo)通，所述金屬化通孔陣列后形成的呈正六邊形的依次連接的呈正六邊形的第一六邊形諧振腔、第二六邊形諧振腔和第三六邊形諧振腔；所述第一六邊形諧振腔、第二六邊形諧振腔和第三六邊形諧振腔以共頂點(diǎn)方式進(jìn)行均勻排列；第一六邊形諧振腔的右上側(cè)邊與第二六邊形諧振腔的左下側(cè)邊重合并設(shè)有第一耦合窗，第二六邊形諧振腔的右下側(cè)邊與第三六邊形諧振腔的左上側(cè)邊重合并設(shè)有第二耦合窗，第一六邊形諧振腔右側(cè)邊與第三六邊形諧振腔左側(cè)邊重合并設(shè)有第三耦合窗；在第一六邊形諧振腔的左側(cè)設(shè)有共面波導(dǎo)輸入端，在第三六邊形諧振腔的右側(cè)邊設(shè)有共面波導(dǎo)輸出端。本發(fā)明的有益效果是1.六邊形諧振腔幾何結(jié)構(gòu)特殊，在一個(gè)圓周角范圍內(nèi)，可同時(shí)容納三個(gè)兩兩之間相互耦合的六邊形諧振腔。2.六邊形諧振腔近似圓形腔的諧振特性，比矩形腔具有更高的無(wú)載品質(zhì)因數(shù)，因此該濾波器與傳統(tǒng)的矩形腔基片集成波導(dǎo)濾波器相比，具有更小的插損。3.六邊形諧振腔的任何一邊都可用于耦合，比傳統(tǒng)的圓腔基片集成波導(dǎo)濾波器具有更好的靈活性。既可以用于窄帶濾波器的設(shè)計(jì)，也可用于寬帶濾波器的設(shè)計(jì)。4.通過(guò)控制六邊形諧振腔的耦合位置，可以在引入相鄰諧振腔之間耦合的同時(shí)在非相鄰諧振腔之間引入交叉耦合。通過(guò)控制交叉耦合可以在通帶的任意一邊實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱頻率響應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)高選擇性。


圖Ia是本發(fā)明單個(gè)的六邊形諧振腔的平面結(jié)構(gòu)示意圖。 圖Ib是本發(fā)明單個(gè)的六邊形諧振腔的截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例I的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例I的傳輸特性示意圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例2的傳輸特性示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明實(shí)施例I :如圖la、圖Ib和圖2所示，六邊形諧振腔基片集成波導(dǎo)濾波器，所述濾波器包含了介質(zhì)基片I及分別位于介質(zhì)基片I上表面和下表面的上表面金屬銅21和下表面金屬銅22 ;所述金屬化3通孔貫穿介質(zhì)基片I和上表面金屬銅21、下表面金屬銅22導(dǎo)通，所述金屬化3陣列后形成依次連接的呈正六邊形的第一六邊形諧振腔51、第二六邊形諧振腔52和第三六邊形諧振腔53 ;所述第一六邊形諧振腔51與第三六邊形諧振腔53以第二六邊形諧振腔52的中心軸8鏡像對(duì)稱但不相鄰；第一六邊形諧振腔51的右上側(cè)邊與第二六邊形諧振腔52的左下側(cè)邊重合并設(shè)有第一感性耦合窗61 ;第二六邊形諧振腔52的右下側(cè)邊與第三六邊形諧振腔53的左上側(cè)邊重合并設(shè)有第二感性耦合窗62 ;在第一六邊形諧振腔51的左下側(cè)邊設(shè)有共面波導(dǎo)輸入端71，在第三六邊形諧振腔53的右下側(cè)邊設(shè)有共面波導(dǎo)輸出端72。本實(shí)施例中，選用的介質(zhì)基片相對(duì)介電常數(shù)為3. 0，厚度0. 75mm ;圖2中各幾何參數(shù)分別為L(zhǎng)1=7. 49mm, Lsl=3. 53mm, ffsl=4. 46mm Wml=L 7mm, W0=lmm。本實(shí)施例中，濾波器的傳輸特性如圖4所示，其中虛線為仿真結(jié)果，實(shí)線為測(cè)試結(jié)果。從圖中可以看到，仿真結(jié)果與測(cè)試結(jié)果吻合得很好。濾波器的測(cè)試帶寬為2. 92%，通帶內(nèi)最小插入損耗為I. 91dB，這主要是由導(dǎo)體及介質(zhì)損耗等引起的。實(shí)施例2 :如圖la、圖Ib和圖3所示，六邊形諧振腔基片集成波導(dǎo)濾波器，所述濾波器包含了介質(zhì)基片I及分別位于介質(zhì)基片I上表面和下表面的上表面金屬銅21和下表面金屬銅22 ;所述金屬化3通孔貫穿介質(zhì)基片I和上表面金屬銅21、下表面金屬銅22導(dǎo)通，所述金屬化3陣列后形成依次連接的呈正六邊形的第一六邊形諧振腔51、第二六邊形諧振腔52和第三六邊形諧振腔53 ;所述第一六邊形諧振腔51、第二六邊形諧振腔52和第三六邊形諧振腔53以共頂點(diǎn)方式進(jìn)行均勻排列；第一六邊形諧振腔51的右上側(cè)邊與第二六邊形諧振腔52的左下側(cè)邊重合并設(shè)有第一耦合窗61，第二六邊形諧振腔52的右下側(cè)邊與第三六邊形諧振腔53的左上側(cè)邊重合并設(shè)有第二耦合窗62，第一六邊形諧振腔51右側(cè)邊與第三六邊形諧振腔53左側(cè)邊重合并設(shè)有第三耦合窗；在第一六邊形諧振腔51的左側(cè)設(shè)有共面波導(dǎo)輸入端71，在第三六邊形諧振腔53的右側(cè)邊設(shè)有共面波導(dǎo)輸出端72。本實(shí)施例中選用的介質(zhì)基片相對(duì)介電常數(shù)為3.0，厚度0.75mm。圖3中各幾何參數(shù)分別為L(zhǎng)2=7. 52mm, Ls2=5. 83mm, Ws2=4. 86mm, Ws3=3. 62mm, Wm2=l. 5mm, W0=lmm。本實(shí)施例中，通過(guò)引入和控制交叉耦合，可以在通帶的任意一邊實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱頻率響應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)高選擇性。濾波器的傳輸特性如圖5所示，其中虛線為仿真結(jié)果，實(shí)線為測(cè)試結(jié)果。從圖中可以看到，測(cè)試帶寬為5. 86%，通帶內(nèi)最小插入損耗為I. 79dB。仿真結(jié)果與測(cè)試結(jié)果也吻合得很好。通過(guò)調(diào)節(jié)耦合窗的大小，可以很方便地調(diào)節(jié)濾波器的帶寬。特別是圖I中的示意圖也展示了六邊形諧振器腔的基模電場(chǎng)分布圖。其電場(chǎng)分布類似于圓形諧振腔，因此可用傳統(tǒng)圓形諧振腔的計(jì)算公式來(lái)確定和修正六邊形諧振腔原始·直徑。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。凡是根據(jù)上述描述做出各種可能的等同替換或改變，均被認(rèn)為屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.六邊形諧振腔基片集成波導(dǎo)濾波器，所述濾波器包含了介質(zhì)基片及分別位于介質(zhì)基片上表面和下表面的上表面金屬銅和下表面金屬銅；所述金屬化通孔貫穿介質(zhì)基片和上表面金屬銅、下表面金屬銅導(dǎo)通，其特征在于，所述金屬化通孔陣列后形成依次連接的第一六邊形諧振腔、第二六邊形諧振腔和第三六邊形諧振腔；所述第一六邊形諧振腔與第三六邊形諧振腔以第二六邊形諧振腔的中心軸鏡像對(duì)稱但不相鄰；第一六邊形諧振腔的右上側(cè)邊與第二六邊形諧振腔的左下側(cè)邊重合并設(shè)有第一感性耦合窗；第二六邊形諧振腔的右下側(cè)邊與第三六邊形諧振腔的左上側(cè)邊重合并設(shè)有第二感性耦合窗；在第一六邊形諧振腔的左下側(cè)邊設(shè)有共面波導(dǎo)輸入端，在第三六邊形諧振腔的右下側(cè)邊設(shè)有共面波導(dǎo)輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的六邊形諧振腔基片集成波導(dǎo)濾波器，所述濾波器包含了介質(zhì)基片及分別位于介質(zhì)基片上表面和下表面的上表面金屬銅和下表面金屬銅；所述金屬化通孔貫穿介質(zhì)基片和上表面金屬銅、下表面金屬銅導(dǎo)通，其特征在于，所述金屬化通孔陣列后形成依次連接的呈正六邊形的第一六邊形諧振腔、第二六邊形諧振腔和第三六邊形諧振腔；所述第一六邊形諧振腔、第二六邊形諧振腔和第三六邊形諧振腔以共頂點(diǎn)方式進(jìn)行均勻排列；第一六邊形諧振腔的右上側(cè)邊與第二六邊形諧振腔的左下側(cè)邊重合并設(shè)有第一耦合窗，第二六邊形諧振腔的右下側(cè)邊與第三六邊形諧振腔的左上側(cè)邊重合并設(shè)有第二耦合窗，第一六邊形諧振腔右側(cè)邊與第三六邊形諧振腔左側(cè)邊重合并設(shè)有第三耦合窗；在第一六邊形諧振腔的左側(cè)設(shè)有共面波導(dǎo)輸入端，在第三六邊形諧振腔的右側(cè)邊設(shè)有共面波導(dǎo)輸出端。
全文摘要
本發(fā)明涉及六邊形諧振腔基片集成波導(dǎo)濾波器，包含了介質(zhì)基片及分別位于介質(zhì)基片上表面和下表面的上表面金屬銅和下表面金屬銅；所述金屬化通孔陣列后形成依次連接的呈正六邊形的第一六邊形諧振腔、第二六邊形諧振腔和第三六邊形諧振腔；所述第一六邊形諧振腔與第三六邊形諧振腔以第二六邊形諧振腔的中心軸鏡像對(duì)稱但不相鄰；第一六邊形諧振腔的右上側(cè)邊與第二六邊形諧振腔的左下側(cè)邊重合并設(shè)有第一感性耦合窗；第二六邊形諧振腔的右下側(cè)邊與第三六邊形諧振腔的左上側(cè)邊重合并設(shè)有第二感性耦合窗；在第一六邊形諧振腔的左下側(cè)邊設(shè)有共面波導(dǎo)輸入端，在第三六邊形諧振腔的右下側(cè)邊設(shè)有共面波導(dǎo)輸出端。
文檔編號(hào)H01P1/208GK102723543SQ20121022383
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者夏紅, 尉旭波, 廖家軒, 徐美娟, 徐自強(qiáng) 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)