[发明专利]基于电热耦合和混合电磁耦合的双频带自封装滤波结构

说明书

基于电热耦合和混合电磁耦合的双频带自封装滤波结构，属于微波无源器件技术领域，解决现有的SIW滤波器尺寸较大、矩形系数和带外抑制较低以及器件工作温度高的问题，将混合电磁耦合结构级联到SIW谐振腔内，分别与SIW腔内TE101模式和TE201模式形成独立通带，产生通带的传输极点，降低SIW滤波器的尺寸，为信号传输分别提供电、磁耦合路径，引入的六个可调传输零点改善了滤波器的带外抑制与矩形系数；双频带的带宽由对应的混合电磁耦合结构独立控制，双频SIW滤波器在获得高带外抑制度与高矩形系数的同时具备紧凑的尺寸；电热耦合通过SIW矩形腔中间的直线型双排金属化通孔的设计，降低滤波器的最高工作温度，为射频系统提供更多的传热途径。

技术领域

本发明属于微波无源器件技术领域，涉及一种基于电热耦合和混合电磁耦合的双频带自封装滤波结构。

背景技术

随着现代无线通信技术的迅猛发展，各种新的通信标准相继出现，频谱资源的划分越来越细，在一个通信系统中兼容多个通信协议已经非常普遍。为了高效地利用频谱资源，同时为了保证通信质量，不仅需要降低相邻频段之间的干扰，还需要尽可能保证通带内有用信号的质量，使通带外的无用信号尽可能的衰减。因此，具有高带外抑制的滤波器成为了通信系统射频前端中的核心器件。

目前射频前端模块向着高密度、高集成度的趋势发展，系统内器件尺寸将不断减小，无论对滤波器的制作还是性能都是一个挑战。传统单频带的滤波器在复杂系统工作时会暴露出很多缺点，已经越来越不能满足人们的需要。所以，需要更多的研究人员致力于研究高性能、小型化的双频滤波器。

随着系统的集成度的提升，器件的工作温度逐步身高，射频系统中的工作状态就不仅仅要考虑器件之间的电磁场的影响还需要考虑温度场的影响。电热问题逐步成为了射频系统设计中不可忽视的问题。

SIW结构的金属化过孔作为导热通道，为射频系统提供更多的传热途径，通过设计孔的位置可以有效的降低自身于工作温度，在过去的几年中，基于SIW技术对器件电热研究了越来越流行。如学者Ang Zhang在期刊International Journal of RF and MicrowaveComputer-Aided Engineering中发表的《Steady-State Electro-Thermal Analysis andOptimization of Multilayer Boards and Substrate-Integrated Waveguide Filters》论文提出了一个带有自加热芯片的SIW滤波器。找到了热点温度最低的位置；如学者Stefano Sirci在期刊IEEE Trans.Microw.Theory Tech中发表的《Design andMultiphysics Analysis of Direct and Cross-Coupled SIW Combline Filters UsingElectric and Magnetic Couplings》论文中设计了SIW梳状谐振滤波器并从多物理场的角度分析了这些滤波器的平均功率和峰值功率处理能力。

但是上述基于SIW技术对器件电热研究了多为单频带SIW滤波器，很少有关于双频SIW滤波器的电热分析的研究。因此，在双频SIW滤波器的设计中，如何在提高双频带滤波器的带外抑制与矩形系数、保持小型化电路尺寸的同时研究其工作时的电热作用，利用金属化过孔的设计降低器件与系统的工作温度，是当前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电热耦合和混合电磁耦合的双频带自封装滤波结构，以解决现有的SIW滤波器尺寸较大、矩形系数和带外抑制较低以及器件工作温度高的问题。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：