一种高隔离基片集成波导滤波跨接器及制造方法

本发明属于滤波跨接器，尤其涉及一种高隔离基片集成波导滤波跨接器及制造方法。

背景技术：

1、随着无线通信技术向高性能、多功能、高集成度方向持续演进，射频前端系统对各类无源器件的集成化程度与性能指标要求不断提升。滤波跨接器是一类具备信号交叉传输与带外干扰抑制双重功能的关键集成器件，相较于传统跨接器与滤波器分立级联的实现方案，其采用多功能集成设计，能够有效减小电路体积、降低传输损耗，在高性能无线通信系统中具备不可替代的应用价值。基片集成波导技术凭借低损耗、平面化结构、高集成度及易与平面电路集成等突出优势，已成为当前高性能滤波跨接器设计的主流技术路径，目前已公开的基片集成波导滤波跨接器主要基于双模谐振腔机制实现。

2、但现有基于双模谐振腔机制的基片集成波导滤波跨接器仍存在多处技术短板。一方面，通道间隔离度与工作带宽存在显著的性能制约，当工作带宽拓宽时，通道间隔离度会发生明显劣化，无法保障宽带场景下的信号传输质量；另一方面，该类结构的电路整体尺寸偏大，小型化程度有限，制约了系统集成密度的进一步提升；此外，现有结构的滤波通道通常不具备独立调控能力，设计灵活性不足，难以满足多频段、差异化的应用需求，进而限制了其在多功能集成系统中的适用范围。

3、由此可见，现有基于双模谐振腔的基片集成波导滤波跨接器难以同时兼顾高隔离度、宽工作带宽、紧凑尺寸与通道独立调控能力，无法充分适配高性能多功能集成无线通信系统的发展需求。

技术实现思路

1、本发明提供一种高隔离基片集成波导滤波跨接器及制造方法，采用本滤波跨接器能够同时兼顾高隔离度、宽工作带宽、紧凑尺寸与通道独立调控能力，能够充分适配高性能多功能集成无线通信系统的发展需求。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术内容：

3、一种高隔离基片集成波导滤波跨接器，包括第一金属层、第一介质基板和第二金属层；所述第一金属层、所述第一介质基板和所述第二金属层由上至下依次层叠设置，三者均开设有多个金属化过孔，所述金属化过孔沿垂直方向贯穿所述第一介质基板，并与所述第一金属层、所述第二金属层共同构成基片集成波导结构；

4、所述金属化过孔围合形成第一基片集成波导谐振腔、第二基片集成波导谐振腔、第三基片集成波导谐振腔及第四基片集成波导谐振腔四个基片集成波导谐振腔；

5、还包括设置于第一金属层的第一共面波导谐振器、设置于第二金属层的第二共面波导谐振器，两个共面波导谐振器的末端均嵌入对应基片集成波导谐振腔的内部，且两者呈正交放置结构；

6、所述滤波跨接器具有两条相互交叉的滤波通道，每条滤波通道分别由两个基片集成波导谐振腔和一个共面波导谐振器构成三阶切比雪夫滤波响应。

7、进一步地，所述第一基片集成波导谐振腔、所述第二基片集成波导谐振腔、所述第三基片集成波导谐振腔和所述第四基片集成波导谐振腔均工作在te101模式；所述第一共面波导谐振器和第二共面波导谐振器均工作在全波长谐振模式。

8、进一步地，所述滤波跨接器还包括作为四个输入输出端口的第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线四条微带线；四条微带线均设置于所述第一金属层上；

9、第一条滤波通道由第一微带线输入，依次经第一基片集成波导谐振腔耦合至第一共面波导谐振器，再耦合至第三基片集成波导谐振腔，最终由第三微带线输出。

10、进一步地，第二条滤波通道由第二微带线输入，依次经第二基片集成波导谐振腔耦合至第二共面波导谐振器，再耦合至第四基片集成波导谐振腔，最终由第四微带线输出。

11、进一步地，四个基片集成波导谐振腔呈2×2阵列排布，所述第一基片集成波导谐振腔、所述第二基片集成波导谐振腔、所述第三基片集成波导谐振腔和所述第四基片集成波导谐振腔的尺寸完全相同；所述第一共面波导谐振器和第二共面波导谐振器的尺寸完全相同。

12、进一步地，所述第一介质基板采用罗杰斯5880板材；

13、所述第一金属层和所述第二金属层的材质均为铜。

14、进一步地，所述第一共面波导谐振器的末端分别嵌入第一基片集成波导谐振腔和第三基片集成波导谐振腔的内部；所述第二共面波导谐振器的末端分别嵌入第二基片集成波导谐振腔和第四基片集成波导谐振腔的内部；

15、第一条滤波通道由第一基片集成波导谐振腔和第三基片集成波导谐振腔及第一共面波导谐振器构成；

16、第二条滤波通道由第二基片集成波导谐振腔和第四基片集成波导谐振腔及第二共面波导谐振器构成。

17、进一步地，相邻两个金属化过孔之间的中心间隔为0.7~0.8mm。

18、一种高隔离基片集成波导滤波跨接器的制造方法，包括以下步骤：

19、提供一第一介质基板；

20、在所述第一介质基板的上表面形成第一金属层，在所述第一介质基板的下表面形成第二金属层；

21、在所述第一金属层、所述第一介质基板和所述第二金属层上加工形成多个垂直贯穿的金属化过孔，使所述金属化过孔与第一金属层、第二金属层共同构成基片集成波导结构；

22、在所述第一金属层上制作形成第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线四个端口，以及第一共面波导谐振器；在所述第二金属层上制作形成第二共面波导谐振器；

23、通过所述金属化过孔围合形成第一基片集成波导谐振腔、第二基片集成波导谐振腔、第三基片集成波导谐振腔、第四基片集成波导谐振腔；将两个共面波导谐振器的末端嵌入对应基片集成波导谐振腔内部以实现耦合，且使第一共面波导谐振器与第二共面波导谐振器正交放置，共同构成两条相互交叉的滤波通道，每条滤波通道形成三阶切比雪夫滤波响应，得到高隔离基片集成波导滤波跨接器。

24、进一步地，所述第一基片集成波导谐振腔、第二基片集成波导谐振腔、第三基片集成波导谐振腔和第四基片集成波导谐振腔均设置为工作在te101模式，所述第一共面波导谐振器和第二共面波导谐振器均设置为工作在全波长谐振模式；

25、其中，第一条滤波通道由第一微带线输入，依次经第一基片集成波导谐振腔耦合至第一共面波导谐振器，再耦合至第三基片集成波导谐振腔，最终由第三微带线输出；

26、第二条滤波通道由第二微带线输入，依次经第二基片集成波导谐振腔耦合至第二共面波导谐振器，再耦合至第四基片集成波导谐振腔，最终由第四微带线输出。

27、相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

28、本发明提供了一种高隔离基片集成波导滤波跨接器，采用上下金属层与介质基板构成基片集成波导结构，并由金属化过孔围合出四个谐振腔，同时在第一、第二金属层分别嵌入末端伸入腔内的共面波导谐振器，且二者正交放置，从而形成两条相互交叉的三阶切比雪夫滤波通道。正交的共面波导谐振器有效抑制了交叉通道间的电磁耦合，避免通道间信号串扰；每个通道由两个基片集成波导谐振腔与一个共面波导谐振器协同构成，独立实现三阶滤波响应，因此各通道可分别调控频率与带宽。采用本滤波跨接器能够在不牺牲隔离度的前提下拓宽了工作带宽，同时通过内嵌的共面波导谐振器显著压缩了电路尺寸，并赋予各滤波通道独立调节能力，从而兼顾高隔离度、宽带、紧凑化和设计灵活性，能够适应多功能集成无线通信系统的高性能需求。

29、本发明还提供了一种高隔离基片集成波导滤波跨接器的制造方法，本方法先在介质基板上下表面形成金属层，加工垂直贯穿的金属化过孔以构成基片集成波导结构，再制作四个微带线端口及两个共面波导谐振器，利用过孔围合出四个谐振腔，将共面波导谐振器末端嵌入腔内并正交放置，从而构成两条交叉的三阶切比雪夫滤波通道。正交的共面波导谐振器使两条通道的耦合电场方向相互垂直，有效抑制交叉串扰；各通道由基片集成波导谐振腔与一个全波长共面波导谐振器级联，可独立形成三阶滤波响应并分别调控。本制造方法步骤简洁、便于集成制造，所制跨接器在拓宽带宽时仍能保持高隔离度，整体尺寸紧凑，且各通道独立可调，能够满足多频段差异化应用需求，适用于高性能多功能集成无线通信系统。