[发明专利]一种互补开口谐振环和缺陷地结构半模基片集成波导的双带滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用在无线通信系统的滤波器，尤其是涉及一种互补开口谐振环和缺陷地结构的双带滤波器。

背景技术

随着无线通信的发展，通信设备的不断递增，有限的频率资源日益紧张，如何高效利用频谱资源，在朝着更高频段发展的同时也兼容好现有的各种通信频段资源的通信系统是无线通信发展的一个关键。具有高选择性、小体积、低成本、设计灵活的射频滤波器有着迫切的需求。而如今的通信系统要求同时工作于多个通信频段以节约成本，即多通带低成本滤波器成为了这些系统中必不可少的器件。而半模基片集成波导滤波器在低成本方面有着绝对优势。

滤波器是通信设备不可或缺的基本单元电路，其性能好坏是直接影响其整个系统的性能。传统的滤波器通常采用微带或波导结构，但有着自身的不足。对于平面微带结构滤波器，其具有体积小、加工简单、易集成等优点，但存在损耗大、功率容量低等缺点。基于金属波导结构的滤波器有着功率容量高、插损小等优点，但是其加工成本高，且不适合与现代平面电路集成。而基于半模基片集成波导技术和缺陷地技术的双带滤波器在一定程度上综合了两者的优点，在近期受到广泛关注。

发明内容

本发明的主要目的是采用半模基片集成波导技术和缺陷地技术，结合半模基片集成波导上刻蚀互补开口谐振环的传输特性以及互补开口谐振环缺陷地结构的传输特性，提供一种选择性高和阻带抑制良好的小型化双带滤波器。

本发明通过以下的技术方案实现：

一种互补开口谐振环和缺陷地结构半模基片集成波导的双带滤波器，包括两端的微带馈电线和两个半模基片集成波导单元。

所述半模基片集成波导单元包含三层结构：顶层金属，中间层和底层金属地。

 在顶层金属上刻蚀有互补开口谐振环结构，构成第一谐振器，产生一个通带，同时产生一个传输零点；在顶层金属的一边设有一排金属通孔，连接顶层金属和底层金属地；顶层金属上还刻蚀有微带线、阻抗匹配单元、输入馈电线和输出馈电线；所述阻抗匹配单元的一端与输入、输出馈电线相连，另一端与半模基片集成波导相连，实现基片集成波导和输入、输出馈电线之间的模式转换和阻抗变换。

在底层金属地上刻蚀互补开口谐振环缺陷地结构，所述微带线位于互补开口谐振环缺陷地结构的上方，并且中心线与互补开口谐振环缺陷地结构中心线在一个平面上，该平面与底面金属平面垂直，两者之间存在电容耦合，互补开口谐振环缺陷地结构和微带线通过耦合构成第二谐振器。

所述互补开口谐振环结构、互补开口谐振环缺陷地结构和微带线的中心在一条直线上，整个滤波器结构是一个轴对称结构。

所述的互补开口谐振环和缺陷地结构半模基片集成波导的双带滤波器的关键技术难点在于解决半模基片集成波导上刻蚀互补开口谐振环与互补开口谐振环缺陷地的结构尺寸和耦合问题，确定影响双带传输响应的关键结构参数。精确设计半模基片集成波导上刻蚀互补开口谐振环的外边长，确定其谐振频点，在谐振频点附近实现一个具有陡峭截止特性、以该谐振器产生的谐振频点为第一个通带的中心频点。精确设计互补开口谐振环缺陷地的外边长和对应的微带线长度、宽度，确定微带线和互补开口谐振环缺陷地结构彼此间的耦合产生谐振频点，实现以该谐振频点为中心的第二个通带，同时该结构引入一个传输零点，进一步加强第二通带高频段的带外抑制特性。通过调节半模基片集成波导上刻蚀互补开口谐振环的缝隙宽度来改变第一个传输零点的位置，进一步改善两个通带的选择性。利用两个互补开口谐振环产生不同谐振频点关系，最终实现高频段高衰减、两通带之间隔离高达-60dB的高选择性小型化双带滤波器。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本双带滤波器采用半模基片集成波导与缺陷地集成在一起的结构，使得电路整体尺寸小、结构紧凑、空间利用率高；采用两个谐振器实现双带滤波器各通带互不干扰。

2、本双带滤波器通过结构设计，引入了两个传输零点，提高滤波器的两个通带的选择性，以及改善滤波器的带外抑制。 

3、两个谐振点分别由两个互补开口谐振环尺寸独立控制，实现可独立控制的双带滤波器。

附图说明

图1是本双带滤波器的结构示意图；

图2是图1所示的双带滤波器的介质基板上层示意图；

图3是图1所示的介质基板下层示意图；

图4为图1中的互补开口谐振环结构（2）和（3）的示意图；

图5为本双带滤波器实例的频率响应曲线图。

具体实施方式