[发明专利]一种缺陷地加载磁耦合结构的介质波导滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种缺陷地加载磁耦合结构的介质波导滤波器，属于微波工程领域，是一种微波无源器件。

背景技术

集成介质波导滤波器是一种较为新颖的微带平面滤波器，它利用微带线打金属化通孔构成平面波导结构，通过波导谐振腔间电磁耦合或者波导本身的高通特性来实现滤波器的实现。它继承了波导的损耗低、品质因数高、功率容量大等优点，同时也集合了微带的低剖面、尺寸小、易于与其他平面电路集成等优点。

缺陷接地结构是通过在微波电路的接地金属平面上人为地蚀刻出周期性或非周期性的小孔来改变接地电流的分布，从而改变传输线的频率特性，使得某些频率的电磁波无法在其中传输，在频谱上形成带隙。该结构由于设计方便，常常用于滤波器的设计中。

目前，针对缺陷地结构加载的集成介质波导滤波器的文献与专利主要是利用集成介质波导本身的高通特点，在一段集成介质波导传输线金属地上加载缺陷地结构（图1）。该滤波器基板正面的两排金属化通孔之间（11）代表了普通的集成介质波导传输线，该传输线的横截面积决定了高通的截止频率，滤波器基板背面（虚线部分）（12A）（12B）为一种缺陷地结构，该结构采用的是电容加载型的慢波形式，其本身产生谐振并与主传输线的耦合产生陷波点，完成带阻抑制，从而达到了带通滤波器的设计。由于缺陷地结构本身在特定频点范围处具有带阻特性，通过设计可将其带阻频段设置到高频部分，故组成了一种低通滤波器加高通滤波器，整体组合为带通滤波器的形式。这种滤波器设计方便易行，在实际操作中，只需根据低端所需抑制频率来推算出集成介质波导的尺寸，再根据高端所需抑制频率来推算出缺陷地结构的谐振频段，就可实现功能。但此种滤波器的带外抑制度则不高，其低端抑制主要靠集成介质波导的模式传播特性来保证，而根据理论计算其主模模式抑制度只由介质的介电常数有关，所以在选定基材后，其低端抑制度便以确定，只能通过调节集成介质波导的横截面选择不同的截止频率，而抑制度则不能通过设计控制；其高端抑制主要靠缺陷地结构来保证，通过缺陷地结构的谐振性形成阻带，而其抑制度只由加载的缺陷地结构的有载Q值决定，一旦所需阻带的带宽确定，则抑制度也就确定，这样使得高端抑制也变得不可调节。

为了弥补上面所述滤波器的带外抑制的不足，就产生了基于电磁耦合的集成介质波导滤波器，请参考张玉林、洪伟等，“一种新型基片集成波导腔体滤波器的设计与实现”，微波学报，第21卷增刊，2005年4月，138-141页（图2）。该滤波器将左边波导谐振腔（21A）和右边波导谐振腔（21B）通过电磁耦合（22）组合起来，输入输出用微带到介质集成波导的抽头过渡（23A）（23B）来实现，附图2为此种滤波器的基本形式，左边波导谐振腔（21A）和右边波导谐振腔（21B），其体积大小决定了滤波器的中心频率；两个介质波导谐振腔间的磁耦合孔形式（22），孔间距决定了耦合能力的大小，决定了滤波器的整个带宽；输入输出的抽头过渡形式（23A）（23B），决定了滤波器带内平坦度和驻波。该滤波器（图2）比较上面的缺陷地结构加载集成介质波导传输线结构的滤波器（图1），带外抑制更佳且可通过设计调节。但该结构滤波器的缺点是高端带外抑制还不是很高，尤其在收发抑制、镜像抑制滤波器的应用中，对于高端的抑制受到波导高次模影响达不到设计要求，使得集成介质波导滤波器的使用受限。

发明内容

本发明技术解决问题：克服上述两种滤波器的缺点，提供一种缺陷地加载磁耦合结构的介质波导滤波器，达到低插损，高带外抑制的优点，可用于射频前端、镜像抑制、杂散抑制等领域。

本发明技术解决方案：一种缺陷地加载磁耦合结构的介质波导滤波器，其特征在于：在介质基片的两侧各打一排金属化通孔（1），电磁波被限制在介质基片的上下两个金属面和两排金属化通孔之间的区域传播，形成了介质波导传输线；在形成的介质波导传输线上沿垂直于水平中心线打两对左右对称的金属化通孔（2），将介质波导传输线分割成三个部分，这三个部分则为介质波导谐振腔（3），而这两对左右对称的金属化通孔（2）构成磁耦合结构；在输入输出微带线（6）到上述的介质波导传输线的上层金属面加载双L型过渡结构（4）完成微带线到介质波导的过渡，同时与上述双L型过渡结构（4）相邻的介质波导谐振腔（3）下层金属面加载缺陷地结构（5）。

所述滤波器的两侧各打的一排金属化通孔（1）的孔直径小于五分之一波导波长，每个孔之间的间隔要小于两倍的孔直径长度。