毫米波寬帶帶通濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于25～50GHz頻段的基于基片集成波導(dǎo)的毫米波寬帶帶通濾波器，包括串聯(lián)在一起的高通濾波器、低通濾波器和位于二者之間的級聯(lián)匹配電路，所述高通濾波器的截止頻率低于低通濾波器的截止頻率，高通濾波器由基片集成波導(dǎo)（1）構(gòu)成，低通濾波器由緊湊微帶諧振單元（2）構(gòu)成，級聯(lián)匹配電路為兩節(jié)匹配電路（3）。本發(fā)明的毫米波寬帶帶通濾波器運用基片集成波導(dǎo)并通過濾波器級聯(lián)法實現(xiàn)濾波功能，結(jié)構(gòu)簡單、直觀，且為平面結(jié)構(gòu)、體積小、加工方便且便于集成其他電路。
【專利說明】毫米波寬帶帶通濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于濾波器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種適用于25?50GHz頻段的基于基片集成波導(dǎo)的毫米波寬帶帶通濾波器，該裝置在毫米波無線通信、電路小型化的方面有比較高的應(yīng)用價值。
【背景技術(shù)】
[0002]毫米波是30GHz到300GHz的廣大頻率范圍。與光波相比，毫米波利用大氣窗口(毫米波與亞毫米波在大氣中傳播時，由于氣體分子諧振吸收的某些衰減為極小值的頻率)傳播時的衰減小，受自然光和熱輻射源影響小，具有極寬的帶寬，還具有波束宰，受氣候影響小和相應(yīng)的器件尺寸小等優(yōu)點。
[0003]隨著無線通信技術(shù)的高速發(fā)展，寬帶技術(shù)以其高傳輸率、高安全性、低損耗以及抗干擾能力強等特點，越來越受到關(guān)注，而作為寬帶技術(shù)的關(guān)鍵部件，寬帶濾波器的性能直接影響整個系統(tǒng)的質(zhì)量。
[0004]濾波器是一個二端口網(wǎng)絡(luò)，它通過在濾波器通帶頻率內(nèi)提供信號傳輸并在阻帶內(nèi)提供衰減來選擇系統(tǒng)中某處的頻率響應(yīng)。典型的頻率響應(yīng)包括低通、高通、帶通和帶阻特性，濾波器實際上已廣泛應(yīng)用于各種類型的通信、雷達測試或測量系統(tǒng)中，但目前的寬帶濾波器一般是三維立體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工和裝配難度較大且?guī)捿^窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提供一種體積小、便于集成其他電路且為平面結(jié)構(gòu)的毫米波寬帶帶通濾波器。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種毫米波寬帶帶通濾波器，包括串聯(lián)在一起的高通濾波器、低通濾波器和位于二者之間的級聯(lián)匹配電路，所述高通濾波器的截止頻率低于低通濾波器的截止頻率，其特征在于:所述高通濾波器由基片集成波導(dǎo)構(gòu)成，所述低通濾波器由緊湊微帶諧振單元構(gòu)成，所述級聯(lián)匹配電路為兩節(jié)匹配電路。
[0008]進一步地，所述兩節(jié)匹配電路第一節(jié)的兩個角均為半徑為0.5mm圓角。
[0009]進一步地，所述基片集成波導(dǎo)包括基片、設(shè)置于基片上下表面的敷銅面和貫穿基片并與基片上下表面的敷銅面相連的金屬化通孔，所述金屬化通孔分為兩排，且兩排金屬化通孔沿基片的中心線對稱分布于基片兩條長邊的邊緣。
[0010]進一步地，所述緊湊微帶諧振單元和兩節(jié)匹配電路與基片集成波導(dǎo)共用一個基片且所述緊湊微帶諧振單元和兩節(jié)匹配電路均位于基片的上表面。
[0011 ] 進一步地，所述基片為復(fù)合介質(zhì)基片。
[0012]進一步地，所述敷銅面和兩節(jié)匹配電路的厚度均為16.5?17.5 μ m。
[0013]進一步地，所述兩節(jié)匹配電路和緊湊微帶諧振單元的材質(zhì)均為銅。
[0014]進一步地，所述高通濾波器由若干個串聯(lián)在一起的基片集成波導(dǎo)構(gòu)成。[0015]進一步地，所述低通濾波器由兩階緊湊微帶諧振單元或者兩階以上緊湊微帶諧振單元構(gòu)成。
[0016]進一步地，所述基片集成波導(dǎo)可用半模基片集成波導(dǎo)替換。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0018](I)本發(fā)明所述毫米波寬帶帶通濾波器所采用得基片集成波導(dǎo)是一種新型的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，具有傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)低損耗、高Q值等特點，且其電路結(jié)構(gòu)在一個平面內(nèi)，具有可高密度集成微波毫米波電路及其子系統(tǒng)的優(yōu)勢，因此，本發(fā)明的毫米波寬帶帶通濾波器為平面結(jié)構(gòu)、體積小、加工方便且便于集成其他電路；
[0019](2)本發(fā)明所述毫米波寬帶帶通濾波器采用尺寸小、濾波特性好的緊湊諧振單元作為低通濾波器部分，進一步減小了濾波器的體積；
[0020](3)本發(fā)明所述毫米波寬帶帶通濾波器采用濾波器級聯(lián)法，即通過高通濾波器和低通濾波器級聯(lián)的方法實現(xiàn)濾波器的帶通特性，結(jié)構(gòu)簡單、直觀，實現(xiàn)濾波器的寬帶特性；
[0021](4)本發(fā)明所述毫米波寬帶帶通濾波器采用價格低廉，易于加工的復(fù)合介質(zhì)基片以進一步降低加工成本并縮短加工周期；
[0022](5)本發(fā)明所述毫米波寬帶帶通濾波器的兩節(jié)匹配電路第一節(jié)的兩個角均設(shè)為半徑為0.5mm圓角，防止了直角造成的高頻散射效應(yīng)，減小了所述毫米波寬帶帶通濾波器的插入損耗；
[0023](6)本發(fā)明所述毫米波寬帶帶通濾波器可通過增加基片集成波導(dǎo)的串接數(shù)目和增加緊湊微帶諧振單元的階數(shù)使帶外抑制更優(yōu)，改善帶通濾波器的選擇特性；
[0024](7)本發(fā)明所述毫米波寬帶帶通濾波器的高通濾波器部分可用半?；刹▽?dǎo)替換基片集成波導(dǎo)，以進一減小步毫米波寬帶帶通濾波器的體積，提高性能，
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明的毫米波寬帶帶通濾波器的俯視圖；
[0026]圖2為沿圖1中A-A線的剖視圖；
[0027]圖3為沿圖1中B-B線的剖視圖；
[0028]圖4為本發(fā)明實施例中的毫米波寬帶帶通濾波器的仿真結(jié)果圖；
圖5為本發(fā)明實施例中的毫米波寬帶帶通濾波器的仿真結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0029]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0030]本實施例中的毫米波寬帶帶通濾波器通過濾波器級聯(lián)方法來實現(xiàn)，包括串聯(lián)在一起的高通濾波器、低通濾波器和位于二者之間的級聯(lián)匹配電路，高通濾波器的截止頻率低于低通濾波器的截止頻率。如圖1所示，高通濾波器由基片集成波導(dǎo)I構(gòu)成，低通濾波器由緊湊微帶諧振單元2構(gòu)成，基片集成波導(dǎo)I和緊湊微帶諧振單元2之間采用兩節(jié)匹配電路3作為級聯(lián)匹配電路，考慮到匹配電路的直角過渡可能帶來高頻散射效應(yīng)，影響本實施例中的毫米波寬帶帶通濾波器的插入損耗，將兩節(jié)匹配電路3第一節(jié)31的直角部分設(shè)置為半徑為0.5mm的圓角。
[0031]如圖1、2、3所示，本實施例中的基片集成波導(dǎo)I包括基片11、設(shè)置于基片11上下表面的敷銅面12和貫穿基片11并與基片11上下表面的敷銅面12相連的金屬化通孔13，所述金屬化通孔13分為兩排，且兩排金屬化通孔13沿基片11的中心線對稱分布于基片11兩條長邊的邊緣。
[0032]本實施例采用的基片集成波導(dǎo)I是一種新型的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，具有傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)低損耗、高Q值等特點，且其電路結(jié)構(gòu)在一個平面內(nèi)，具有可高密度集成微波毫米波電路及其子系統(tǒng)的優(yōu)勢，因此，本實施例中的毫米波寬帶帶通濾波器為平面結(jié)構(gòu)，具有體積小、加工方便、便于集成其他電路等特點。
[0033]為了最大限度的減小濾波器體積，如圖1所示，本實施例中的低通濾波器，即緊湊微帶諧振單元2可以采用兩階形式的緊湊微帶諧振單元，緊湊微帶諧振單元2和兩節(jié)匹配電路3與基片集成波導(dǎo)I共用一個基片11且所述緊湊微帶諧振單元2和兩節(jié)匹配電路3均位于基片11的上表面。
[0034]為了降低加工成本，縮短加工時間，本實施例中的基片11可以為復(fù)合介質(zhì)基片中的Rogers5880介質(zhì)基片。
[0035]本實施例中的敷銅面12和兩節(jié)匹配電路3的厚度均為16.5?17.5 μ m。
[0036]本實施例中的敷銅面12和兩節(jié)匹配電路3的材質(zhì)均為銅。
[0037]為了使帶外抑制更優(yōu)，改善毫米波寬帶帶通濾波器的選擇特性，本實施例中的高通濾波器可以由若干個串聯(lián)在一起的基片集成波導(dǎo)I構(gòu)成，低通濾波器可以由三階或者更高階數(shù)的緊湊微帶諧振單元2構(gòu)成。
[0038]為了進一步地減小本實施例中的毫米波寬帶帶通濾波器的體積，且不影響毫米波寬帶帶通濾波器的高通特性的情況下，可用半?；刹▽?dǎo)替換本實施例中的基片集成波導(dǎo)I。
[0039]本實施例中的毫米波寬帶帶通濾波器選取帶寬為25?52GHz，由基片集成波導(dǎo)I構(gòu)成的高通濾波器的截止頻率在20GHz附近，由緊湊微帶諧振單元2構(gòu)成的低通濾波器的截止頻率在60GHz附近，理想情況下，得到的寬帶帶通濾波器通帶范圍為20?60GHz，圖4、圖5為本實施例中的毫米波寬帶帶通濾波器的仿真結(jié)果，其中，Sll代表寬帶帶通濾波器的反射系數(shù)，反應(yīng)寬帶帶通濾波器的回波損耗，S21代表寬帶帶通濾波器的傳輸系數(shù)，反應(yīng)寬帶帶通濾波器的插入損耗，可以看出在25?52GHz的頻率范圍內(nèi)，回波損耗優(yōu)于24dB,插入損耗優(yōu)于0.86dB,覆蓋整個Ka波段及V波段低端。
[0040]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實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)明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。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)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種毫米波寬帶帶通濾波器，包括串聯(lián)在一起的高通濾波器、低通濾波器和位于二者之間的級聯(lián)匹配電路，所述高通濾波器的截止頻率低于低通濾波器的截止頻率，其特征在于:所述高通濾波器由基片集成波導(dǎo)(I)構(gòu)成，所述低通濾波器由緊湊微帶諧振單元(2)構(gòu)成，所述級聯(lián)匹配電路為兩節(jié)匹配電路(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波寬帶帶通濾波器，其特征在于:所述兩節(jié)匹配電路(3)第一節(jié)(31)的兩個角均為半徑為0.5mm圓角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的毫米波寬帶帶通濾波器，其特征在于:所述基片集成波導(dǎo)(I)包括基片(11)、設(shè)置于基片(11)上下表面的敷銅面(12)和貫穿基片(11)并與基片(11)上下表面的敷銅面(12)相連的金屬化通孔(13)，所述金屬化通孔(13)分為兩排，且兩排金屬化通孔(13)沿基片(11)的中心線對稱分布于基片(11)兩條長邊的邊緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的毫米波寬帶帶通濾波器，其特征在于:所述緊湊微帶諧振單元(2 )和兩節(jié)匹配電路(3 )與基片集成波導(dǎo)(I)共用一個基片(11)且所述緊湊微帶諧振單元(2)和兩節(jié)匹配電路(3)均位于基片(11)的上表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的毫米波寬帶帶通濾波器，其特征在于:所述基片(11)為復(fù)合介質(zhì)基片。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的毫米波寬帶帶通濾波器，其特征在于:所述敷銅面(12)和兩節(jié)匹配電路(3)的厚度均為16.5?17.5 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波寬帶帶通濾波器，其特征在于:所述兩節(jié)匹配電路(3)和緊湊微帶諧振單元(2)的材質(zhì)均為銅。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波寬帶帶通濾波器，其特征在于:所述高通濾波器由若干個串聯(lián)在一起的基片集成波導(dǎo)(I)構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波寬帶帶通濾波器，其特征在于:所述低通濾波器由兩階緊湊微帶諧振單元(2)或者兩階以上緊湊微帶諧振單元(2)構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波寬帶帶通濾波器，其特征在于:用半?；刹▽?dǎo)替換所述基片集成波導(dǎo)(I)。
【文檔編號】H01P1/20GK103474725SQ201310311642
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月23日
【發(fā)明者】張勇, 王云飛, 鐘偉, 任田昊, 胡天濤, 徐銳敏, 徐躍杭 申請人:電子科技大學(xué)