[发明专利]一种基于介质基片集成波导的双频滤波功分器

说明书

本发明公开了一种基于介质基片集成波导的双频滤波功分器，包括介质基板、附着在介质基板上表面的第一金属层和附着在介质基板下表面的第二金属层，第一金属层上开设有第一矩形开口、第二矩形开口和第三矩形开口，第三矩形开口内设置有第一矩形金属块和第二矩形金属块，介质基板的上表面设置有输入微带线和第一输出微带线，第二金属层上开设有第四矩形开口和第五矩形开口，第五矩形开口内设置有第三矩形金属块和第四矩形金属块，介质基板的下表面还设置有第二输出微带线，介质基板上设置有尺寸相同的多个圆柱形通孔；优点是同时具备滤波和功率分配功能，不存在兼容性问题，可以减小通信系统的体积，提高通信系统的可靠性，降低通信系统的设计成本。

技术领域

本发明涉及一种功分器，尤其是涉及一种基于介质基片集成波导的双频滤波功分器。

背景技术

波导结构是微波电路的一种重要馈电结构，其传输稳定性及精度的好坏，直接影响微波电路的性能及天线传输性能的优良。但是传统的波导结构为矩形波导，存在不少缺点，例如体积大、笨重、加工工艺复杂以及调试过程比较麻烦灯，而且波导结构还时常受截止频率的限制，最终导致只能在某些特定的场景下进行使用，并且在实际应用中费用昂贵，维护困难。因此，从五十年代起，一些研究人员及学者就开始寻找可代替传统的波导结构的其他波导结构。在1996年，有人提出了一种集成NRD和平面电路的混合电路结构；在此基础之上，加拿大蒙特利尔大学的吴柯教授系统阐述了平面与非平面电路之间的集成问题，分析了未来的发展趋势，由此提出了一种基于介质基片的波导结构---介质基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide ,SIW）。随着研究人员对介质基片集成波导不断的深入研究发现，介质基片集成波导完全可以实现传统矩形波导的双频滤波功能。

滤波器作为控制信号频谱和解决干扰问题的不可缺少的组成部分，也是射频电路系统中用于分离出所需的频段的不可或缺的一个重要器件。正是因为具有这种非常重要的作用，所以滤波器被广泛应用于现代各种无线通信系统中。近年来，高性能、小尺寸、易于集成和低成本滤波器的需求迅速增长。传统的滤波器设计结构采用的是微带线或金属矩形波导，但传统的滤波器通常具有较大的插入损耗和较低的选择性，这是因为微带线不连续导致的大寄生辐射损耗以及微尖谐振器的低品质因子。更重要的是，微带线滤波器对同一衬底中其他无源器件和有源器件的辐射所引起的外部干扰非常敏感。而且它具有体积庞大、平面电路集成度低、制造精度要求严格和制造成本高的缺点。因此，传统滤波器的使用受到了极大限制。为了克服常规微带线和金属矩形表面波滤波器的缺点，相关研究人员提出并探究了一种基于介质基片集成波导的滤波器，该基于介质基片集成波导的滤波器是一种组织紧密、高选择性和低插入损耗的波导组织。

在现代微波毫米波电路的设计中，功率分配器件（简称功分器）占据了重要的位置，特别是在微波毫米波阵列天线的设计中，功分器的优劣直接影响到阵列天线的性能。在功分器中一个输入信号被分成两个或者多个较小的功率信号；功分器有3dB等功分形式和不等功分形式。传统的功分器可以采用T形，Y形和Wilkinson型的形式来实现，其工作带宽、插入损耗和功分比决定了阵列天线的辐射性能。

滤波器与功分器为当前通信系统的必要部件。目前，在通信系统中，滤波器与功分器都是各自分立元件，一方面导致了通信系统中体积加大，另一方面，由于两者独立设计，在实际通信系统应用中，需要对滤波器与功分器的兼容性进行联合调试，需要花费巨大的人力物力，而且两者的兼容性问题将导致信号衰减及干扰信号增强等问题，从而导致通信系统的可靠性降低。

鉴此，设计一种基于介质基片集成波导的双频滤波功分器来减小通信系统的体积，提高通信系统的可靠性，降低通信系统的设计成本具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于介质基片集成波导的双频滤波功分器，该双频滤波功分器同时具备滤波和功率分配功能，不存在兼容性问题，可以减小通信系统的体积，提高通信系统的可靠性，降低通信系统的设计成本。