[发明专利]基于双层SIW的双通带微波滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于双层SIW（基片集成波导）的双通带微波滤波器，属于无线通 信系统领域，在实现两个通带的同时，具有比常规同等性能的滤波器体积小一倍的特性，满 足小型化要求。

背景技术

微波双通带及多通带滤波器是现代无线通信系统中特别重要的组成部分，随着微 波集成电路的迅速发展和频谱资源的日益紧张，整个系统向着小型化、高性能方向发展，这 对无线通信系统中滤波器的性能和尺寸提出了更高的要求。早期双通带滤波器采用滤波器 级联，或将滤波器并联，但这都增加了滤波器的体积，为此国内外学者展开了一系列对双通 带滤波器综合方法的研究，比如寄生通带法，传输零点法，基于极值点提取技术和耦合矩阵 法等。然而这些基于数值优化的方法因收敛性得不到保证，故设计周期长且不易实现。利用 频率变换综合方法，可以导出双通带滤波器原理电路的拓扑结构和电路参数计算的解析表 达式，从而得到其微波可实现的电路形式。

目前双通带微波滤波器在现代微波卫星通信，军事电子对抗，雷达上都已经广泛 使用。但是为了适应日益增长的频率资源微波集成电路的发展趋势，在同一个波束空间上 要求同时发送两个抗干扰性能高的信号频率并达到小型化要求，双层SIW双通带微波滤波 器的发展很好地支持了两个通信信道并且满足了在频谱拥挤下的高抑制、小型化。

发明内容

本发明的目的在于针对频谱资源特别拥挤、体积大、成本高，且由多路单频段滤波 器组成的滤波器组，信号处理频段单一的缺点，提供了一种基于双层SIW的双通带微波滤波 器，具有调谐速度快、体积小、成本低等特点。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于双层SIW的双通带微波滤波器，该滤波器由两层基片集成波导构成，包括五层 结构：上金属镀层、上介质板层、中金属镀层、下介质板层以及下金属镀层，所述上金属镀层 和上介质板层组成上层基片集成波导，所述下介质板层和下金属镀层组成下层基片集成波 导，在上介质板层和下介质板层之间设置有中金属镀层，使得上下两层基片集成波导共用 中金属镀层；所述上层基片集成波导的中间设有两个耦合的方形上层SIW谐振腔，两个上层 SIW谐振腔由两腔体间的感性耦合窗口连接，所述上金属镀层两端连接有共面波导式的输 入输出端口；所述下层基片集成波导中间设有两个方形下层SIW谐振腔，两个下层SIW谐振 腔之间不耦合；所述中金属镀层上设有四个磁性耦合窗口，所述两个下层SIW谐振腔通过四 个磁性耦合窗口与两个上层SIW谐振腔耦合。所有谐振腔均由金属通孔来充当墙体壁，满足 小型化要求。

所述耦合窗口包括感性耦合窗口和磁性耦合窗口，耦合窗口的大小均由谐振腔之 间的耦合强度的大小决定。感性耦合窗口开在上层基片集成波导的两个谐振腔之间，磁性 耦合窗口开在中金属镀层上，连接上层基片集成波导和下层基片集成波导。

所述上介质板层和下介质板层为介电常数为的介质板，厚度为h=0.45-0.65mm。

所述金属镀层和输入输出端口可以是导电性能较好的金属材料，如金、或银、或 铜。

本发明与现有技术比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

本发明滤波器采用频率变换综合方法，可以导出双通带滤波器原理电路的拓扑结构和 电路参数计算的解析表达式，从而得到其微波可实现的电路形式，可用ADS仿真出理想结 果，为最后实物实验提供对比结果。本发明滤波器采用双层SIW结构，通过中金属镀层上的 耦合窗口连接，可实现体积小、易于集成和成本低的特性。通过引入输入输出使用50Ω微带 线作为馈线，并采用共面波导结构，改善滤波器的通带特性。

附图说明

图1是基于双层SIW的双通带微波滤波器的结构示意图。

图2是基于双层SIW的双通带微波滤波器上金属镀层的结构示意图。

图3是基于双层SIW的双通带微波滤波器下金属镀层的结构示意图。

图4是本发明基于双层SIW的双通带微波滤波器的整体结构示意图。

图5是基于双层SIW的双通带微波滤波器的上层SIW结构俯视示意图。

图6是基于双层SIW的双通带微波滤波器的下层SIW结构仰视示意图。

图7是本发明滤波器在ADS中仿真的理想电路结构的S参数示意图。

图8是本发明滤波器在HFSS中仿真的物理结构的S参数示意图。