[发明专利]多层六边形基片集成波导滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及微波毫米波技术领域，具体涉及一种多层六边形基片集成波导滤波器。

背景技术

滤波器是微波电路中的基本组成单元，其性能好坏直接影响到整个系统的性能。传统的滤波器一般分为平面微带或带线结构滤波器和金属波导结构滤波器。平面微带/带线结构滤波器虽然易于集成，但占用面积大，损耗大，Q值低。金属波导结构滤波器虽然具有插损小，品质因素高，选择性好等特点，但是体积大、加工调试麻烦，且不利于与有源电路基板集成。

基于基片集成波导技术的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，还兼具了平面微带或带线结构滤波器的易于集成、成本低、加工方便等优势，在近几年受到了广泛的关注。传统的基片集成波导滤波器结构的设计基本都基于矩形谐振腔及圆形谐振腔。两者比较而言，矩形谐振腔结构灵活，易于设计，但Q值相对不高，圆形谐振腔Q值高，但在结构设计上却不够灵活。六边形谐振腔兼具了矩形谐振腔的结构灵活和圆形谐振腔Q值高的优点，可以拓展了基片集成波导滤波器设计手段和方法。

另一个方面，现代微波通信的迅速发展对滤波器的体积和选择性提出了更高的要求。传统的交叉耦合基片集成波导滤波器通过在谐振腔之间建立交叉耦合路径，N阶滤波器可以产生N-2个传输零点。但日益匮乏的频谱资源及日益苛刻的系统指标，对滤波器的传输零点及选择性要求更高，单纯依靠交叉耦合技术来设计滤波器显然无法满足需求。同时，系统高集成化的发展趋势，也促使传统的平面结构基片集成波导滤波器向多层、三维结构和高密度集成方向发展。实现滤波器高选择性的常用方法是增加滤波器的级数，从而产生更多的传输零点以增加阻带的陡峭度，提高带外选择性，但该方法会导致滤波器体积增大及设计难度增大，同时损耗也会随之变高，直接影响了系统整体的选择性、噪声系数、增益和灵敏度等指标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种选择性高且损耗低、体积小的多层六边形基片集成波导滤波器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：该多层六边形基片集成波导滤波器，包括依次层叠设置第一金属层、第一介质基板、第二金属层、第二介质基板、第三金属层，所述第一介质基板上设置有贯穿于第一介质基板的第一金属化通孔阵列，所述第一金属化通孔阵列与第一金属层、第二金属层共同围成第一谐振腔和第四谐振腔，所述第一谐振腔与第四谐振腔通过感性耦合窗相互耦合，所述第二介质基板上设置有贯穿于第二介质基板的第二金属化通孔阵列，所述第二金属化通孔阵列与第二金属层、第三金属层共同围成第二谐振腔和第三谐振腔，第一谐振腔与第二谐振腔通过容性耦合圆孔相互耦合，第三谐振腔与第四谐振腔通过感性耦合槽相互耦合，在第一金属层上设置有共面波导输入端与共面波导输出端，所述共面波导输入端与共面波导输出端分别对称的设置在第一谐振腔的外侧与第四谐振腔的外侧，在第二介质基板上设置有“2”字形混合耦合槽，所述“2”字形混合耦合槽位于第二谐振腔与第三谐振腔之间并且所述第二谐振腔与第三谐振腔通过“2”字形混合耦合槽相互耦合。

进一步的是，所述“2”字形混合耦合槽内埋于第二介质基板中央。

进一步的是，所述第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔、第四谐振腔均为六边形谐振腔。

进一步的是，所述第一介质基板、第二介质基板为Ferro-A6M陶瓷基片。

本发明的有益效果：该多层六边形基片集成波导滤波器的信号传输过程如下：首先，信号从输入端输入，然后分成两路，一路通过第一谐振腔、第四谐振腔后从输出端输出；另一路信号则依次通过第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔后，从输出端输出，这两路输出信号在谐振频率低端与谐振频率高端均呈现180°相位差，从而在通带两端各形成一个传输零点，通过在第二谐振腔与第三谐振腔之间设置“2”字形混合耦合槽，从而可以增加一个额外传输零点，因此，无需增加过多的滤波器的级数，便可以提高滤波器的带外选择性，且该传输零点位置可以通过调整电耦合和磁耦合系数的大小进行灵活控制，满足不同的使用需求，同时，该“2”字形混合耦合槽位于介质层中央，向空中辐射的电磁能量较少，可最大程度降低来自外界的干扰，实用性更强，此外，由于减少了滤波器的级数，所以多层六边形基片集成波导滤波器的体积小、损耗低，相比于传统的多层六边形基片集成波导滤波器更具优势，而且本发明加工简单，全部利用成熟的多层低温共烧陶瓷工艺，精度高、性能稳定，易于批量生产。

附图说明

图1是本发明多层六边形基片集成波导滤波器的结构示意图；