[发明专利]基于双层SIW结构的混合耦合滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及微波滤波器，具体涉及基于双层SIW结构的混合耦合滤波器，属于无线通信技术领域。

背景技术

随着现代电子科技的发展，可利用的频谱资源日益紧张，特别是射频与微波低频段可以说已经到了捉襟见肘的地步, 为了提高通信容量和避免相邻信道间的干扰，对滤波器频率选择特性的要求越来越高。这就要求滤波器必须具有陡峭的带外抑制,同时为了满足现代通信系统小型化的需求，滤波器的尺寸也显的尤为重要。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种基于双层SIW结构的混合耦合滤波器，该滤波器实现了垂直方向的混合电磁耦合，减少水平方向的尺寸，具有可控的传输零点，实现了良好的频率选择性，实现小型化的优点，其具体技术方案如下：

基于双层SIW结构的混合耦合滤波器，包括第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器，所述第一层圆形SIW谐振器包括滤波器上表面、第一介质基板和公用金属面；第二层圆形SIW谐振器包括滤波器下表面、第二介质基板和公用金属面；第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器共用同一公用金属面，所述公用金属面加载有两个圆孔，分别为第一圆孔和第二圆孔，第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器通过该公用金属面紧密结合；

所述第一介质基板内设置呈圆形排列的金属化过孔，该圆形排列的金属化过孔实现第一圆形谐振腔，所述第二介质基板内设置呈圆形排列的金属化过孔，该圆形排列的金属化过孔实现第二圆形谐振腔；

对应的圆形排列的金属化过孔环绕构成对应的圆形覆铜面；

所述滤波器上表面包括第一微带线转共面波导馈电结构：第一微带线为第一馈线，该共面波导由在圆形覆铜面上开第一槽线和第二槽线形成，所述第一馈线位于第一槽线和第二槽线中间；所述滤波器下表面包括第二微带线转共面波导馈电结构：第二微带线为第二馈线；该共面波导由在圆形覆铜面上开第三槽线和第四槽线形成，所述第二馈线位于第三槽线和第四槽线中间；所述滤波器上表面与滤波器下表面关于公用金属面的圆形覆铜面的圆心呈中心对称；

所述滤波器上表面和滤波器下表面四周均设置四个非金属化过孔。

所述滤波器上表面的边缘设置有输出端口，该输出端口位于第一馈线的中心，所述滤波器下表面的边缘设置有输入端口，该输入端口位于第二馈线的中心，所述输出端口和输入端口位于公用金属面的一组相对侧。

所述滤波器上表面的边缘设置有输入端口，该输入端口位于第一馈线的中心，所述滤波器下表面的边缘设置有输出端口，该输出端口位于第二馈线的中心，所述输出端口和输入端口位于公用金属面的一组相对侧。

选定公用金属面的中心为坐标原点建立三角坐标系，将第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器水平放置，竖直方向为Z轴方向，第一圆孔的圆心和第二圆孔的圆心所在直线为Y轴方向，X轴方向确定，所述第一槽线和第二槽线关于Y轴对称，所述第三槽线和第四槽线关于Y轴对称；第一槽线、第二槽线、第三槽线和第四槽线结构相同，上谐振腔和下谐振腔关于坐标原点中心对称。

所述上谐振腔和下谐振腔的半径均为10.8mm，第一圆孔和第二圆孔的半径均为2.35mm，第一圆孔和第二圆孔距坐标原点的距离均为4.4mm；第一层圆形SIW谐振器和第二层圆形SIW谐振器均关于y轴对称。

所述第一槽线和第二槽线为相反方向设置的L型槽线，第一槽线和第二槽线关于Y轴对称，第一槽线平行于Y轴的槽线的长度为3mm，第一槽线平行于X轴方向上的槽线的长度为3.2mm，第一槽线的缝隙宽0.15m。

所述金属化过孔的直径为0.15mm。

所述第一馈线和二馈线特性阻抗均为50欧姆。

本发明的工作原理是：

混合耦合是指相邻谐振器间同时存在电场耦合和磁场耦合的情况，磁耦合系数与电耦合系数之比决定了传输零点的位置，电耦合系数和磁耦合系数越接近则传输零点越靠近中心频率。而由于总耦合系数的大小是磁耦合系数与电耦合系数之差，电耦合系数与磁耦合系数越接近则总耦合系数越小，从而使滤波器的带宽也很小。

本发明的有益效果是：

本发明，通过在第一圆形谐振腔和第二圆形谐振腔间的公共金属面上加载两个对称的圆孔，没有增加额外体积，在第一圆形谐振腔和第二圆形谐振腔间通过加载的圆孔引入混合电磁耦合使垂直直线拓扑滤波器产生传输零点，并调节圆孔偏离圆心的距离从而控制传输零点的位置，提高滤波器的选择性，整个结构紧凑。