[发明专利]一种可调节的高频电磁带隙带通滤波器

说明书

本发明公开了一种可调节的高频电磁带隙带通滤波器，属于微波/毫米波滤波器领域。所述高频电磁带隙带通滤波器由LTCC工艺制造，包括：EBG谐振腔、底部堆叠结构，所述EBG谐振腔内包含电容结构。本发明的滤波器在EBG腔体内引入了高Q值电容结构使滤波器工作频率大大降低，使得小尺寸EBG结构也能够工作在低频频带，且可以通过调节电容极板的大小调节工作频率，相对带宽保持不变；本发明采用多层结构，通过在底层增加介质板和金属板结构来提高滤波器能量存储能力，提高Q值；此外，本发明还具有简易可调、结构简单、易于集成等优点，能够应用在未来的高频领域中。

技术领域

本发明涉及一种可调节的高频电磁带隙带通滤波器，属于微波/毫米波滤波器领域。

背景技术

随着无线通讯技术的迅速发展，现代通信系统对于信号的选择有了更严格的要求。并且如今现有频谱资源越来越紧张，高工作频率、宽带外阻带、高矩形度成为滤波器发展的主流方向。因此，高性能毫米波滤波器的发展受到了广泛的关注，但基于传统微带线或波导结构的毫米波滤波器普遍存在构造复杂和体积过大等问题，并且由于高阶模态的存在，这两类滤波器均会在高频产生高次谐波从而影响带外性能。

学者们针对上述问题提出了许多解决方案，例如：通过梳状线、负载短枝节谐振器等方式来产生传输零点提高微带滤波器的带外抑制能力，但这些结构会增加额外的电路面积，部分微带结构需进行严格的阻抗选择。此外，学者们也提出其他方案，例如通过引入缺陷地结构(Defected Ground Structure，DGS)、激发额外耦合的方式来在特定位置抑制谐波的产生。这类方法虽不影响电路尺寸，但结构层数较多，设计复杂。

而对于腔体滤波器，例如基片集成波导结构(Substrate Integrated Waveguide，SIW)，该类滤波器Q值较高，可通过控制腔体之间多种类别的耦合来提高性能，但波导滤波器深受存在尺寸过大的问题困扰。对此也有学者提出改进方案，提出半模基片集成波导、四分之一模基片集成波导以及八分之一模基片集成波导，但与其他类型滤波器相比，仍存在体积大的问题。

针对上述传统微带线或波导结构的毫米波滤波器普遍存在的问题，电磁带隙(EBG)滤波器受到了关注。基于周期性结构的EBG滤波器在高频段展现出的高Q值、宽阻带、结构简单等特点，使得它们在微波和毫米波频段应用中展现出优势。

目前提出的EBG滤波器通常通过简单改进EBG衬底的周期性结构来实现，这种方法限制了此类滤波器在宽频带范围中的应用。同时，当前EBG一般使用印制电路板(PrintedCircuit Board，PCB)工艺加工；受工艺加工精度低的影响，该类滤波器存在尺寸大，工作频率高的问题。

发明内容

为了解决目前的EBG滤波器存在的尺寸大、工作频率高、受工艺加工精度影响大的问题，本发明提供一种可调节的高频电磁带隙带通滤波器，所述高频电磁带隙带通滤波器包括：EBG谐振腔和底部堆叠结构；

所述底部堆叠结构位于EBG谐振腔底部，用于提高所述高频电磁带隙带通滤波器能量存储能力，提高Q值；

所述EBG谐振腔内包含电容结构，通过调节电容的电容极板的大小可调节所述高频电磁带隙带通滤波器的谐振频率。

可选的，所述高频电磁带隙带通滤波器包括：顶层金属板、通孔金属板、嵌入电容极板的金属板、金属地板和各金属板之间的介质板；所述介质板上设有周期性排列的金属柱，所述金属柱嵌入并贯穿所述介质板并与介质板两侧的金属板连接，形成周期性晶格结构与腔体结构；

所述顶层金属板设有输入端口和输出端口；

所述顶层金属板、通孔金属板、嵌入电容极板的金属板、金属地板，金属板之间的介质板和介质板上周期性晶格结构的金属柱构成EBG谐振腔。

可选的，所述底层堆叠结构包括：