[发明专利]基片集成波导互补开口谐振环和带状线结构的双带滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及微波毫米波滤波器，具体涉及基片集成波导互补开口谐振环和带状线结构的双带滤波器。

背景技术

随着无线通信系统朝着高集成化、高密度方向的发展，滤波器集成化、小型化面临新的机遇和挑战。由于频谱资源的有限性，单频段通信系统已经不能满足现代无线通信的发展需求，为了提高通信频段的兼容性并且有效利用频谱资源，双带滤波器得到了广泛的关注。采用双带滤波器可以降低系统体积，提高系统可靠性并且能够大大简化系统的设计。

传统的双带滤波器采用两个或多个单频带滤波器以实现双频点，造成了系统的损耗和体积大，无法满足现代无线通信的发展要求。基片集成波导的滤波器既具有传统波导的损耗低、品质因数高、功率容量大等优点，同时也具有微带的尺寸小、低剖面、易于集成等优点。目前基片集成波导的双带滤波器，通过刻蚀特定结构在谐振器通带内产生传输零点，从而获得双谐振点的谐振器，再通过级联的方式产生耦合形成双带滤波器，滤波器中心频点可控且具有良好的选择性和带外抑制性。

发明内容

本发明的主要目的是采用基片集成波导技术，结合互补开口谐振环和折叠带状线，通过在顶层金属层刻蚀开口谐振环可形成一个单谐振点谐振器，再通过在顶层金属层刻蚀折叠带状线结构可产生一个传输零点。通过控制开口谐振环和折叠带状线结构的尺寸可控制传输零点位于开口谐振环通带内部，进而从原本的单谐振点谐振器获得双谐振点的谐振器。通过级联两个相同的谐振器产生耦合形成双带滤波器，具有中心频点可控且选择性和带外抑制性良好的特点。

本发明通过以下技术方案实现：

基片集成波导互补开口谐振环和带状线结构的双带滤波器，包括位于中心的两个基片集成波导单元和两端的微带馈电线。

所述基片集成波导单元由三层结构组成：顶层金属层、中间层、底层金属地。

所述顶层金属层刻蚀两个关于中心位置对称的谐振器结构,四段“几”字形的折叠带状线结构和位于顶层金属层左右两端的微带馈电线；所述微带馈电线与两个基片集成波导单元左右两端相连接；所述谐振器结构包含四个尺寸相同的呈开口矩形的互补开口谐振环四个互补开口谐振环呈上下两排均匀分布，上排的互补开口谐振环开口向上，下排的互补开口谐振环开口向下；所述折叠带状线蚀刻于谐振器结构内,每个谐振器结构包含两段关于中垂线左右对称的折叠带状线，左边的折叠带状线整体呈逆时针旋转90度的“几”字型，与水平方向垂直的上竖边同左上互补开口谐振环的右竖边重合，与水平方向平行的上横边同左上互补开口谐振环的下横边重合，与水平方向垂直的中竖边，分别连接左上互补开口谐振环下横边的左端和左下互补开口谐振环上横边的左端，与水平方向平行的下横边同左下互补开口谐振环的上横边重合，与水平方向垂直的下竖边同左下互补开口谐振环的右竖边重合。

所述中间层包含了介质基板和金属通孔，所述两排金属通孔位于介质基板两侧各一排，用于连接顶层金属层和底层金属地。

所述位于顶层金属层的两个基片集成波导单元的间距L1影响两者耦合系数，所述间距L1为2mm，用于满足设计要求的耦合系数。

所述谐振器结构具有一个由折叠带状线尺寸控制的传输零点和只由开口谐振环尺寸控制的谐振点,具体尺寸如下：每个开口谐振环的长度L2为5mm，缝隙宽度W1为1mm，开口金属宽度W2为1mm，折叠带状线折叠段长度L3为0.3mm，折叠段宽度W5为5mm，线宽W3为1mm，位于水平方向的两个开口谐振环的间隙宽度W4为0.3mm。

所述微带馈电线包含一段50Ω馈电线和一段锥形渐变微带线，锥形渐变微带线一端与顶层金属层的基片集成波导单元相连接，另一端与输入、输出的50Ω馈电线相连接，用于实现阻抗匹配。

所述微带馈电线的50Ω馈电线宽度为1.09mm，锥形渐变微带线与顶层金属层基片波导集成单元相连接边缘宽度为6mm，用于满足设计要求的外部品质因数。

所述金属通孔的直径d为0.7mm，相邻两个金属通孔的圆心距s为0.9mm。

所述介质基板为Rogers4003，厚度为0.508mm。

本发明的有益效果：

1.本发明采用基片集成波导刻蚀开口谐振环和折叠带状线结构，利用了开口谐振环独立的谐振点和折叠带状线可产生位于开口谐振环通带内部的传输零点的特性形成双频点谐振器，再通过两个相同结构的谐振器级联产生耦合形成双带滤波器。

2.谐振点是通过互补开口谐振环自身尺寸决定，传输零点的位置是由折叠带状线结构自身尺寸决定，实现了谐振点、传输零点位置的精确控制。