專利名稱：雙模基片集成波導(dǎo)源/負(fù)載混合耦合濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波毫米波技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙?；刹▽?dǎo)混合耦合濾波器。
背景技術(shù)：
微波濾波器是通信系統(tǒng)和無線系統(tǒng)中常用的元器件之一，其性能的優(yōu)劣直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量。傳統(tǒng)的金屬波導(dǎo)濾波器具有Q值高、損耗低、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，但其體積大、成本高、加工難度大，且與有源電路難以集成?；刹▽?dǎo)技術(shù)是近些年提出的一種可以集成于介質(zhì)基片中的具有低插損、低輻射等特性的新型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，基片集成波導(dǎo)濾 波器不但具有傳統(tǒng)金屬波導(dǎo)濾波器近似的性能，而且具有體積小、重量輕、易于集成等優(yōu)點(diǎn)。近年來，隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，導(dǎo)致頻譜資源越來越緊張，因而對濾波器的各項(xiàng)性能尤其是帶外選擇特性和體積提出了更高的要求。實(shí)現(xiàn)濾波器高選擇性的常用方法是增加濾波器的級數(shù)，從而產(chǎn)生更多的傳輸零點(diǎn)以增加阻帶的陡峭度，提高帶外選擇性。但該方法會導(dǎo)致濾波器體積增大，同時(shí)損耗也隨之變高，直接影響了系統(tǒng)整體的選擇性、噪聲系數(shù)、增益和靈敏度等指標(biāo)。傳統(tǒng)的單腔雙模濾波器，只能產(chǎn)生一個(gè)傳輸零點(diǎn)，如需提高濾波器帶外選擇特性，只能通過級聯(lián)諧振腔的形式來產(chǎn)生更多的傳輸零點(diǎn)，這樣同樣會增加了濾波器的損耗、體積和重量，影響了系統(tǒng)的噪聲系數(shù)、增益和靈敏度等整體指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服傳統(tǒng)的單腔雙模濾波器只能產(chǎn)生一個(gè)傳輸零點(diǎn)從而造成帶外選擇特性不高的問題，提出了雙模基片集成波導(dǎo)源/負(fù)載混合耦合濾波器。本發(fā)明的技術(shù)方案雙?；刹▽?dǎo)源/負(fù)載混合耦合濾波器，包括介質(zhì)基片、第一金屬層、第二金屬層和金屬化通孔陣列，所述第一金屬層和第二金屬層分別貼附于介質(zhì)基片的上下表面，金屬化通孔陣列貫穿介質(zhì)基片、第一金屬層和第二金屬層并圍成腔體，在所述腔體中心下部相對的兩端具有兩處開口，所述開口處分別向腔體外引出呈共面微帶傳輸線狀的兩組電流探針，所述兩組電流探針作為濾波器的第一輸入輸出端和第二輸入輸出端，所述第一輸入輸出端和第二輸入輸出端偏離腔體中心一定距離用以產(chǎn)生I禹合的雙模，在第一輸入輸出端和第二輸入輸出端之間的中間位置，設(shè)置有設(shè)有叉指結(jié)構(gòu)，所述叉指結(jié)構(gòu)采用S形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果相對于傳統(tǒng)雙模基片集成波導(dǎo)濾波器，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)I.本發(fā)明具有帶外選擇性高的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的腔體雙模模式下，引入S形的叉指結(jié)構(gòu)，激發(fā)源負(fù)載之間產(chǎn)生混合耦合，有效的增加兩條信號傳輸路徑，使本發(fā)明可獲得三個(gè)傳輸零點(diǎn)，有效的提高了濾波器的帶外選擇性。2.本發(fā)明具有零點(diǎn)的位置靈活調(diào)整的特點(diǎn)。通過控制源負(fù)載混合耦合部分，即輸入/輸出端的位置以及叉指結(jié)構(gòu)的尺寸，可以根據(jù)需求，靈活調(diào)整三個(gè)零點(diǎn)的位置，更適合實(shí)際微波電路應(yīng)用的要求。3.本發(fā) 明具有體積小、損耗低的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明僅使用一個(gè)諧振腔體，利用混合交叉耦合及雙模耦合理論，就能實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)基片集成波導(dǎo)濾波器級級聯(lián)才能產(chǎn)生的選擇性，因而在體積、損耗方面，相比于傳統(tǒng)的基片集成波導(dǎo)濾波器更具優(yōu)勢。4.本發(fā)明具有可級聯(lián)性，即可與傳統(tǒng)的印制板工藝兼容，也可利用低溫共燒陶瓷工藝的三維特性，實(shí)現(xiàn)多級腔體的三維級聯(lián)。


圖I為本發(fā)明的平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的平面結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)示意圖。圖4為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的傳輸特性圖。附圖標(biāo)記說明介質(zhì)基片1具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明如圖I和圖2所示，雙?；刹▽?dǎo)源/負(fù)載混合耦合濾波器，包括介質(zhì)基片
11、第一金屬層41、第二金屬層42和金屬化通孔陣列51，所述第一金屬層41和第二金屬層42分別貼附于介質(zhì)基片11的上下表面，金屬化通孔陣列51貫穿介質(zhì)基片11、第一金屬層41和第二金屬層42并圍成腔體5，在所述腔體5中心下部相對的兩端具有兩處開口(本發(fā)明中腔體中金屬化通孔陣列不連貫的地方被視為開口)，所述開口處分別向腔體5外引出呈共面微帶傳輸線狀的兩組電流探針32，所述兩組電流探針32作為濾波器的第一輸入輸出端21和第二輸入輸出端22,所述第一輸入輸出端21和第二輸入輸出端22偏離腔體5中心一定距離用以產(chǎn)生I禹合的雙模，在第一輸入輸出端21和第二輸入輸出端22之間的中間位置，設(shè)置有設(shè)有叉指結(jié)構(gòu)31，所述叉指結(jié)構(gòu)31采用S形結(jié)構(gòu)，引入源/負(fù)載間的電耦合路徑和磁耦合路徑(所謂的源/負(fù)載混合耦合)，有效增加濾波器的電磁能量傳輸通道。上述第一輸入輸出端21和第二輸入輸出端22呈匹配關(guān)系，當(dāng)其中一端作為輸入端時(shí)，另一端作為輸出端，反之亦然。本發(fā)明的原理是本發(fā)明的諧振腔(腔體5)工作于TEltl2和TE2tll兩個(gè)模式，電磁信號經(jīng)第一輸入輸出端21進(jìn)入本發(fā)明濾波器后,將形成四條傳輸路徑,一是由第一輸入輸出端21經(jīng)第一個(gè)模式TEltl2到第二輸入輸出端22, 二是由第一輸入輸出端21經(jīng)第二個(gè)模式TE201到第二輸入輸出端22,三是第一輸入輸出端21與第二輸入輸出端22之間的源/負(fù)載耦合，四是由第一輸入輸出端21經(jīng)S形叉指結(jié)構(gòu)31引入的混合電、磁耦合路徑到第二輸入輸出端22。四條信號傳輸路徑在特定頻率區(qū)間內(nèi)，信號的相位相反，相互抵消形成阻帶，而在幅度相等的頻率處，將會產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)，本發(fā)明四條傳輸路徑最多可以產(chǎn)生三個(gè)傳輸零點(diǎn)。為了進(jìn)一步的說明上述技術(shù)方案的可實(shí)施性，下面給出一個(gè)具體實(shí)施例本發(fā)明以中心頻率為IOGHz的雙模基片集成波導(dǎo)源負(fù)載混合耦合濾波器為具體的實(shí)施案例，并測試了整體性能。如圖3所示的本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)構(gòu)尺寸示意圖，本實(shí)施例所用介質(zhì)基板的相對介電常數(shù)e r=5. 9，厚度為0. 4mm ;所采用金屬化通孔陣列的通孔直徑VR為0. 17_，通孔間距VS為0. 5mm,具體的幾何參數(shù)為共面波導(dǎo)輸入/輸出端的寬度WlO=O. 6mm,共面波導(dǎo)輸入/輸出端(第一輸入輸出端21和第二輸入輸出端22)的長度L10=3. 7mm,電流探針的寬度Wll=O. 3mm,電流探針的長度Lll=L 5mm, S形叉指結(jié)構(gòu)的寬度W21=l. 4mm, S形叉指結(jié)構(gòu)的長度L21=3. 7mm,腔體結(jié)構(gòu)的寬度Width=13. 4mm,腔體結(jié)構(gòu)的長度Length=13. 6mm。根據(jù)上述具體尺寸，按照本發(fā)明的基本技術(shù)方案形成一具有具體尺寸的濾波器，上述具體尺寸的設(shè)定不應(yīng)被理解為對本發(fā)明方案的保護(hù)范圍的限制。對上述具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)的濾波器進(jìn)行測試，測試儀器為安捷倫公司的E8363B矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，如圖4所示的本實(shí)施例的傳輸特性圖，圖中實(shí)線為測試結(jié)果，虛線為仿真結(jié)果。該濾波器的中心頻率為10GHz，帶內(nèi)最小插入損耗為I. 85dB，三個(gè)傳輸零點(diǎn)的位置分別位于8. 45GHz，9. 60GHz和11. 08GHz?？梢园l(fā)現(xiàn)，測試結(jié)果和仿真結(jié)果基本吻合，主要差別在于帶外三個(gè)傳輸零點(diǎn)和帶內(nèi)極點(diǎn)略微偏移，這應(yīng)該是由于加工精度誤差造成的。該雙模基片集成波導(dǎo)源負(fù)載混合耦合濾波器具有很好的帶外選擇性，非常適用與對選擇性及集成度要求很高的微波技術(shù)領(lǐng)域
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，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)被理解為本發(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。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.雙?；刹▽?dǎo)源/負(fù)載混合耦合濾波器，包括介質(zhì)基片(11)、第一金屬層(41)、第二金屬層(42)和金屬化通孔陣列(51 )，所述第一金屬層(41)和第二金屬層(42)分別貼附于介質(zhì)基片(11)的上下表面，金屬化通孔陣列(51)貫穿介質(zhì)基片(11)、第一金屬層(41)和第二金屬層(42 )并圍成腔體(5 )，在所述腔體(5 )中心下部相對的兩端具有兩處開口，所述開口處分別向腔體(5)外引出呈共面微帶傳輸線狀的兩組電流探針(32)，所述兩組電流探針(32)作為濾波器的第一輸入輸出端(21)和第二輸入輸出端(22),所述第一輸入輸出端(21)和第二輸入輸出端(22)偏離腔體(5)中心一定距離用以產(chǎn)生I禹合的雙模,在第一輸入輸出端(21)和第二輸入輸出端(22)之間的中間位置，設(shè)置有設(shè)有叉指結(jié)構(gòu)(31)，所述叉指結(jié)構(gòu)(31)采用S形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及雙模基片集成波導(dǎo)源/負(fù)載混合耦合濾波器，包括介質(zhì)基片、第一金屬層、第二金屬層和金屬化通孔陣列，第一金屬層和第二金屬層分別貼附于介質(zhì)基片的上下表面，金屬化通孔陣列貫穿介質(zhì)基片、第一金屬層和第二金屬層并圍成腔體，在所述腔體中心下部相對的兩端具有兩處開口，所述開口處分別向腔體外引出呈共面微帶傳輸線狀的兩組電流探針，所述兩組電流探針作為濾波器的第一輸入輸出端和第二輸入輸出端，所述第一輸入輸出端和第二輸入輸出端偏離腔體中心一定距離用以產(chǎn)生耦合的雙模，在第一輸入輸出端和第二輸入輸出端之間的中間位置，設(shè)置有設(shè)有叉指結(jié)構(gòu)，所述叉指結(jié)構(gòu)采用S形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的有益效果有效的提高了濾波器的帶外選擇性。
文檔編號H01P1/205GK102800908SQ201210264940
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者徐自強(qiáng), 徐從玉, 徐美娟, 夏紅, 廖家軒, 尉旭波 申請人:電子科技大學(xué)