[发明专利]基于单个矩形SIW结构的四模双频带滤波器

说明书

本发明公开基于单个矩形SIW结构的双频段带通滤波器。本发明基于矩形SIW结构，通过使用金属通孔扰动的方法，控制滤波器的前四个谐振模式，即TE101、TE201、TE301和TE401模式。TE101和TE201组合形成第一个通带，TE301和TE401组合形成第二个通带。此外，通过移动扰动通孔，可以相对独立地调谐两个通带的带宽和间距。同时，偏移的输入输出馈线为滤波器引入了四个传输零点，改善了滤波器的阻带衰减。通过合理利用单个SIW腔模式的方式迎合了现代多标准射频系统对于小型化的要求并解决了传统双频带滤波器尺寸大、设计复杂的问题。

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，具体为一种在单个矩形基片集成波导(SIW)结构中，使用金属通孔扰动实现的四模双频带滤波器，是一种合理利用腔体模式、具有良好阻带衰减的新型双频带射频滤波器。

背景技术

随着现代无线通信系统的快速发展，迫切需要高度紧凑且易于集成的高性能微波和毫米波带通滤波器(BPF)。在过去十年中，新兴的基板集成波导(SIW)技术，由于具有低损耗，低成本，高功率处理能力和高密度集成的优点，在复杂BPF的设计中占据了显着的位置。

同时，随着无线通信系统的发展，双频带或多频带BPF在现代射频电路中发挥着至关重要的作用，因为它们具有很强的多工作通带能力，可以大大降低无线模块的成本。对于实现先进双频带或多频带BPF，已经进行了多种技术的研究和开发。一般来说，所有这些设计方法可以分为以下四种类型：

(1)耦合两个多模谐振器来构建多频带滤波器；

(2)构想一个多模滤波器，它可以产生多频带滤波器所需的所有模式，并为每个频带添加适当的输入-输出耦合强度来构建滤波器；

(3)将几组不同的滤波器并联连接到输入输出端口，构成多频带滤波器。最简单的方法是连接多个不同频率的单频滤波器，以构建多频带滤波器；

(4)通过耦合矩阵合成多频带响应。从另一方面来看，这种滤波器可以被看作是使用传输零点将单个宽通带分成多个窄通带。

使用上述(3)和(4)的方法设计的滤波器有两个很明显的缺点，即尺寸较大和电路结构复杂。而(1)和(2)的设计方法大部分用于微带线滤波器的设计，而基于SIW结构的设计报道并不多，即使有多模SIW结构，但对腔体模式的利用具有局限性，这是由于使用的腔体模式越多，输入-输出的耦合强度无法同时满足多个模式的要求，这对滤波器的设计非常具有挑战性。

为了迎合下一代无线系统的低成本，简单设计，易于制造，低损耗以及整个无线系统的完整集成的要求，使用上述(3)和(4)的设计方法逐渐被取代，而在SIW结构上使用(1)和(2)的设计方法成为研究的热门。先前有研究过单个方形SIW腔的四模双频带，但由于方形SIW结构的局限性，导致滤波器响应的阻带衰减并不是很优秀。因此，使用SIW腔的多模结构设计的具有良好阻带衰减的滤波器迫切需要。

为了实现滤波器响应中良好的阻带衰减，最有效的方法就是引入多个传输零点。现有的引入传输零点的方法有交叉耦合、旁路耦合以及源负耦合。使用交叉耦合和旁路耦合的方法需要引入额外的电路，使得滤波器的尺寸变大，同时使用这两种耦合方式引入的传输零点有限。因此源负耦合是实现良好阻带衰减的有效方案。先前的源负耦合更多的是在输入输出馈线上加入微带线，引入额外的电路来实现，并没有合理利用腔体多个固有模式实现源负耦合。本发明创造性地利用单个矩形腔的前四个固有模式，通过偏移馈电位置，使得四个模式分别实现四个源负耦合，引入四个传输零点，同时结构简单，不需要引入其它额外的电路。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了基于单个矩形SIW结构，通过金属通孔扰动实现的四模双频带滤波器。