[发明专利]一种分形缺陷结构四分之一模基片集成波导带通滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及微波毫米波滤波器领域，具体涉及基片集成波导滤波器。

背景技术

基片集成波导滤波器近几年备受关注，基片集成波导由传统金属波导变形而 来，在普通基片上开两排金属通孔，用来代替矩形波导的窄边，基片集成波导滤 波器在保留了金属波导结构滤波器Q值高、选择性好的特点的同时，还兼具了微 带结构滤波器的体积小、重量轻、成本低、易于加工的特点，另外，还可以与微 带电路实现无缝隙集成，适合微波毫米波电路的设计要大规模生产。但是相对微 带滤波器，基片集成波导滤波器尺寸还是较大。虽然先进的多层技术可以减小整 体尺寸，但是成本高，加工过程复杂。为了进一步缩小滤波器的体积，可以沿着 基片集成波导谐振腔的磁壁将谐振腔切开，这样更小体积的基于半模、四分之一 模基片集成波导的滤波器被提出，并且具有与全模谐振腔相似的电磁特性。

发明内容

本发明的目的是提出一种分形缺陷结构四分之一模基片集成波导带通滤波 器，兼具传统基片集成波导滤波器各种优点，进一步减小滤波器的尺寸，提高滤 波器的上阻带特性。

本发明的技术方案：一种分形缺陷结构四分之一模基片集成波导带通滤波 器，其特征包括：介质基片以及设置在介质基片上下表面的金属贴片和介质基片 中的金属通孔，所述金属贴片包括输入输出端口微带线和刻蚀等腰直角三角形缺 陷的分形结构四分之一模基片集成波导第一谐振腔、第二谐振腔和第三谐振腔； 所述第一谐振腔与第三谐振腔以第二谐振腔的中心轴镜像对称；所述金属通孔贯 穿介质基片和上下表面金属贴片；利用四分之一模基片集成波导，所述的四分之 一模基片集成波导是沿着基片集成波导矩形谐振腔对角线磁壁讲谐振腔切开得 到，具有两个开放式边界；分形缺陷结构四分之一模基片集成波导是在谐振腔的 上层金属表面刻蚀三个两两以共用顶点的方式相连的等腰直角三角形，通过在四 分之一模基片集成波导上形成分形缺陷结构来作为基本谐振单元。

所述滤波器第一谐振腔和第二谐振腔之间通过凹槽实现电耦合，第二谐振腔 和第三谐振腔之间通过凹槽实现电耦合，第一谐振腔和第三谐振腔之间通过感性 窗口实现磁耦合，从而实现交叉耦合，第一谐振腔和第三谐振腔之间的耦合使滤 波器产生了传输零点，耦合强度越大，传输零点越靠近通带边缘，选择性越好； 输入端口、输出端口直接与两个特征阻抗为50欧姆的微带线连接。

本发明有益效果是：相比传统三腔耦合滤波器，分形缺陷结构四分之一模基 片集成波导滤波器体积减小了88％，通过在四分之一模基片集成波导上刻蚀等腰 直角三角形缺陷来作为基本谐振单元，谐振腔表面电流受到分形结构的干扰，部 分电流要经过中间的贴片，这样延长了等效电流长度。在相同的谐振频率下，分 形结构谐振腔的尺寸会比一般传统谐振腔要小，减小了每个腔的尺寸，从而减小 了整个滤波器的尺寸。通带内插入损耗优于-1.25dB，通带内回波损耗优于-25dB， 在3.9dB处出现传输零点极大地提高了上阻带的频率选择性。

附图说明

图1a是本发明实施例单个谐振腔的平面结构示意图。

图1b是本发明实施例单个谐振腔的截面结构示意图。

图2是本发明实施例的滤波器的结构分布示意图。

图3是本发明实施例的滤波器的频率响应曲线。

图中：分形缺陷结构四分之一模基片集成波导谐振腔上表面金属贴片1、等 腰直角三角形缺陷2、金属通孔3、介质基片4、下表面金属贴片5、输入端口6、 第一谐振腔7、第二谐振腔8、第三谐振腔9、输出端口10。

具体实施方式

分形缺陷结构四分之一模基片集成波导带通滤波器，所述滤波器包括：介质 基片4以及设置在介质基片上下表面的金属贴片1、5和金属通孔3，所述金属 通孔3贯穿介质基片4和上下表面金属贴片1、5。如图1a所示为单个四分之一 模基片集成波导谐振腔，其两个开放式边界相当于理想磁壁，谐振腔的谐振频率 主要由谐振腔斜边长度c和刻蚀的等腰直角三角形的斜边a决定，在四分之一模 基片集成波导谐振腔的上层金属表面刻蚀三个大小相同，两两之间以共用顶点的 方式相连的等腰直角三角形2。