[发明专利]基于微带和基片集成波导的双频带通滤波器及其设计方法

说明书

本发明提供一种基于微带和基片集成波导的双频带通滤波器及其设计方法，滤波器包括两条分别位于信号输入端和信号输出端的耦合缝隙，一个基于阶跃阻抗谐振器的三阶低通滤波器，一个基于四分之一波长阶跃阻抗谐振器的二阶带通滤波器，一段内嵌的开路短截线，三个空气填充的相连圆形腔体，若干个沿着圆形腔体边缘分布的金属化过孔，三层介质基板，一层共用金属地和一层底面金属盖板。低通滤波器可以通过调节高低阻抗的长度，实现与带通滤波器互补的频率响应特性，从而实现超宽阻带的微波带通滤波器，再与基于基片集成波导圆形腔体的带有低频截止特性的毫米波带通滤波器进行组合，进而实现超高通频带比的双频带通滤波器。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，更具体地，涉及一种基于微带和基片集成波导的双频带通滤波器及其设计方法。

背景技术

随着无线通信系统中对数据传输速率要求的不断增长，工作在微波频段的MIMO和载波聚合等技术应运而生。然而，不断膨胀的巨大信息量以及拥挤的微波频段，不可避免地把下一代无线通信频段推向频谱资源充足的毫米波频段，这意味着同时覆盖微波和毫米波频段的双频组件将是下一代无线通信系统中的重要组成部分。以2.4GHz和30GHz为例，其频率比高达12.5，对于现有的双频结构是一个严峻的挑战。

带通滤波器是一种允许特定频段的波通过，同时屏蔽其他频段的滤波器，可以大大提高接收端的信噪比和频率选择性，是无线通信系统中的一个重要组成部分。所以，在上述系统中，一个同时工作在微波和毫米波频段的双频带通滤波器将会是一个重要组件。

目前，双频滤波器的实现方法主要有两大类：多模谐振器和采用两组独立谐振器。多模谐振器可以通过在不同的基本谐振器上加载短截线得到，包括：开环谐振器、环形谐振器、阶跃阻抗谐振器和贴片结构等。但各通带的性能参数往往不能独立控制。而采用两组结构相似的谐振器可以独立控制各通带的性能参数，但其频率比有限，一般不超过4，远达不到上述系统的要求。

另外，前面提到的结构均采用微带线结构实现，其性能在毫米波频段将急剧恶化，而传统的金属波导由于体积庞大，不适合小型化、高集成的平面电路系统。基片集成波导(SIW)技术的提出解决了上述问题，该结构具有体积小、损耗低和高功率容量的特点，被广泛用于微波和毫米波电路的研究。然而，基于SIW的双频滤波器也存在频率比有限的问题，不能满足下一代系统的要求。

发明内容

本发明提供一种具有低插损、电路尺寸小，结构简单的基于微带和基片集成波导的双频带通滤波器。

本发明的又一目的在于提供一种基于微带和基片集成波导的双频带通滤波器的设计方法。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：