[发明专利]基片集成波导双模椭圆响应滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种毫米波滤波器，该滤波器使用基片集成波导(SubstrateIntegrated Waveguide SIW)双模腔体实现，具有椭圆响应的特点，特别适用于高频，低损耗，高集成度，以及对选择性有较高要求的应用场合。

背景技术

滤波器是电路系统重要的基本单元电路之一，它的性能对系统整体的选择性、噪声系数、增益、灵敏度等都有重要影响。微波毫米波电路中常用的有基于金属波导的滤波器和基于微带线、共面线等平面电路的滤波器。基于金属波导的滤波器通常具有高Q值、低损耗、选择性较好等优点，但其加工精度要求高、成本高、体积大、与有源电路较难集成。而基于微带线、共面线等平面电路技术的滤波器虽易与有源电路集成，但通常存在较大的辐射，损耗大，Q值低，性能较差。基片集成波导技术具有平面电路的易集成、制作方便等优点，又具有与金属波导滤波器近似的优良性能。由于频谱资源有限，现代通信系统对滤波器的选择性提出了越来越高的要求。椭圆响应滤波器无疑是一种优先的选择。实现椭圆滤波器的常用方法是利用交叉耦合，产生传输零点。但是该方法设计复杂，实现起来也比较困难。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种基片集成波导双模椭圆响应滤波器，它采用了基片集成波导技术，单层结构，加工实现简单，体积小，集成度高，另一方面，它采用了矩形双模腔体实现了椭圆响应，插损比较小，性能优异，并且设计也很方便。

技术方案：本发明提供了一种具有椭圆响应的双模腔体滤波器，主要基于基片集成波导技术和双模理论，非常适合应用于毫米波领域。

本发明采用如下技术方案：

该双模腔体椭圆响应滤波器采用了两个尺寸不同的双模单腔，以获得双边陡降的椭圆响应，每个单腔贡献一个零点和两个极点；每个单腔它采用了片集成波导技术，在介质基片的上、下表面分别敷有上表面金属层和下表面金属层，金属化通孔阵列贯穿于介质基片、上表面金属层和下表面金属层，由金属化通孔阵列围成矩形结构的腔体，在矩形结构的腔体相对的两侧分别设有第一感性耦合孔、第二感性耦合孔将能量引入和导出腔体；第一金属化通孔阵列和第二金属化通孔阵列分别设在第一感性耦合孔、第二感性耦合孔外，对应于滤波器腔体的输入和输出，两个呈共线分布，由它们连向外部电路，可连向微带线或其它基片集成波导器件。矩形结构的腔体的尺寸、结构、包括长和宽、长宽比，能独立的控制滤波器零点和极点的位置，这给设计带来很大的方便。

对于传输零点在左边的情况，第一感性耦合孔的宽度a为2.62mm，第二感性耦合孔的宽度b为4.587mm。对于传输零点在左边的情况，第一感性耦合孔的宽度a为2.62mm，第二感性耦合孔的宽度b为4.587mm。

对于传输零点在左边的情况，矩形结构的腔体长边width为10.46mm，短边长length为5.51mm。对于传输零点在右边的情况，矩形结构的腔体长边width为9.76mm，短边长length为5.73mm。

金属化通孔的直径vr为0.3mm，相邻通孔的间距vs为0.6mm。介质厚度为0.5mm，介电常数为2.2。

有益效果：

1.该滤波器具备很好的椭圆响应特性，有很好的选择性，上下边带响应比较对称。

2.该滤波器具有较小的插损，采用双模结构，只使用了两个腔体便实现了四个极点和两个可控的零点，而传统的交叉耦合椭圆响应腔体滤波器实现同样的性能需要四个腔体，由此会带来更大的插损。滤波器腔体相对于主模而言，具有更大的无载品质因素，因此可进一步较小损耗。

3.该滤波器采用了单层基片集成波导结构，实现非常简单，制作全部利用成熟的标准工业工艺，成本低而精度高，容易与有源平面电路集成，这相对于金属波导滤波器而言是个很大的优势。

4.该滤波器设计非常简单，两个双模腔体可独立设计，极点和零点是由腔体分别控制的，避免了交叉耦合椭圆滤波器的复杂的设计过程。

5.滤波器上下表面均由金属化孔相连，接地和隔离方便，输入输出之间容易实现完全隔离。以基片集成波导腔体作为谐振器，基本消除了辐射损耗，滤波器的损耗远低于基于微带和共面线的滤波器。

附图说明

图1为基片集成波导双模滤波器单腔结构图，其中图1(a)为正面视图，图1(b)为侧面视图。

图2为基片集成波导双模滤波器单腔传输特性及模式电场图，腔体尺寸说明图。

图3为实施例1两腔双模模滤波器结构图。

图4为实施实例滤波器传输特性图，其中虚线为测试结果，实线为仿真结果。