一种基片集成波导双通带功分滤波器的制作方法

1.本发明涉及滤波器领域，特别是一种基片集成波导双通带功分滤波器。


背景技术：

2.基片集成波导(substrate integrated waveguide，siw)技术是一种平面波导技术，它继承了波导的损耗低、品质因数高、功率容量大等优点，同时也集合了微带的低剖面、尺寸小、易于与其他平面电路集成等优点。
3.部分功分滤波器通过采用基片集成波导三角形腔，实现灵活控制中心频率和带宽，但由于简单的级联拓扑结构，其频率选择性较差。部分功分滤波器为了提高频率选择性，采用了交叉耦合，但整体尺寸较大，滤波响应也相对较差。部分功分滤波器的隔离效果差。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种基片集成波导双通带功分滤波器。
5.本发明解决其问题所采用的技术方案是：
6.一种基片集成波导双通带功分滤波器，包括介质基板、接线板和接地板，所述接线板、所述介质基板和所述接地板依次叠合形成多层结构；所述多层结构设有第一通孔和多个第二通孔，所述第一通孔位于所述多层结构的中部，多个所述第二通孔围绕所述第一通孔设置以形成基片集成波导谐振腔；所述接地板设有互补开口谐振环，所述互补开口谐振环位于所述第一通孔的两侧；所述第一通孔和所述第二通孔用于使te101谐振模式向te102谐振模式偏移以形成第一通带，所述互补开口谐振环用于形成第二通带。
7.进一步，所述介质基板包括依次首尾连接的第一边缘、第二边缘、第三边缘、第四边缘、第五边缘和第六边缘；所述第一边缘和所述第三边缘平行设置，所述第二边缘和所述第五边缘平行设置，所述第一边缘和所述第二边缘垂直设置；所述第一边缘、所述第三边缘和所述第五边缘长度相等；所述第四边缘和所述第六边缘长度相等；所述第四边缘与所述第三边缘的夹角角度为135度，所述第六边缘与所述第一边缘的夹角角度为135度。
8.进一步，所述接线板包括主板体、输入端口馈线、第一输出端口馈线和第二输出端口馈线；所述输入端口馈线的一端、所述第一输出端口馈线的一端以及所述第二输出端口馈线的一端均与所述主板体连接；所述输入端口馈线的另一端与所述第二边缘连接，所述第一输出端口馈线的一端与所述第四边缘连接，所述第二输出端口馈线的一端与所述第六边缘连接。
9.进一步，所述第一输出端口馈线和所述第二输出端口馈线之间设有连接微带线，所述连接微带线上设有第一隔离电阻。
10.进一步，多个所述第二通孔沿所述主板体的边缘设置。
11.进一步，所述输入端口馈线包括第一微带线导带，所述第一微带线导带的两侧均
设有第一共面波导转换槽，所述第一共面波导转换槽位于所述第一微带线导带与所述主板体之间。
12.进一步，所述第一输出端口馈线包括第二微带线导带，所述第二微带线导带的两侧均设有第二共面波导转换槽，所述第二共面波导转换槽位于所述第二微带线导带与所述主板体之间。
13.进一步，所述第二输出端口馈线包括第三微带线导带，所述第三微带线导带的两侧均设有第三共面波导转换槽，所述第三共面波导转换槽位于所述第三微带线导带与所述主板体之间。
14.进一步，所述接地板设有通槽，所述通槽位于所述第二通孔的外侧，所述通槽上设有横跨所述通槽两侧的第二隔离电阻。
15.进一步，所述互补开口谐振环包括第一谐振环和第二谐振环；所述第一谐振环和所述第二谐振环均为方形环，所述第二谐振环位于所述第一谐振环内，所述第一谐振环和所述第二谐振环同心；所述第一谐振环设有第一开口，所述第二谐振环设有第二开口，所述第一开口和所述第二开口分别位于环心的两侧。
16.上述基片集成波导双通带功分滤波器至少具有以下的有益效果：通过第一通孔和所述第二通孔的共同作用，扰乱引起基片集成波导谐振腔形成的te101谐振模式向te102谐振模式偏移，以形成第一通带；通过互补开口谐振环形成第二通带；具有良好的频率选择性和滤波响应。同时，通过在介质基板、接线板和接地板形成的多层结构上设置第一通孔、第二通孔以及互补开口谐振环，使得能在单个介质基板上形成基片集成波导通带功分滤波电路结构，使结构更紧凑、简单，使得产品尺寸更小，有利于小型化。第一通带和第二通带的中心频率和带宽以及两个传输零点之一可以通过改变互补开口谐振环的尺寸和位置以及改变第一通孔和第二通孔的尺寸和位置来有效地调整，提高频率选择性，适用于现代无线通信系统。
17.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
18.下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
19.图1是本发明实施例一种基片集成波导双通带功分滤波器的正面结构示意图；
20.图2是本发明实施例一种基片集成波导双通带功分滤波器的俯视图；
21.图3是本发明实施例一种基片集成波导双通带功分滤波器的仰视图；
22.图4是互补开口谐振环的结构图；
23.图5是本发明实施例一种基片集成波导双通带功分滤波器的尺寸示意图；
24.图6是参数lx1长度改变时参数f
te
‑
mode
与参数f
csrr
的曲线变化图；
25.图7是参数lx1长度改变时参数f
tz
与中心频率的曲线变化图；
26.图8是参数lx4长度改变时基片集成波导双通带功分滤波器频率的曲线变化图；
27.图9是参数lx4长度改变时参数f
tz
与中心频率的曲线变化图；
28.图10是第一通孔直径改变时参数f
te
‑
mode
与参数f
csrr
的曲线变化图；
29.图11是第一通孔直径改变时参数f
tz
与中心频率的曲线变化图；
30.图12是参数s
23
与r1、r2的关系图；
31.图13是s参数的模拟曲线图和测量曲线图。
具体实施方式
32.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
33.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
35.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
36.参照图1至图4，本发明的实施例，提供了一种基片集成波导双通带功分滤波器。
37.基片集成波导双通带功分滤波器包括介质基板300、接线板100和接地板200，接线板100、介质基板300和接地板200依次叠合形成多层结构；多层结构设有第一通孔410和多个第二通孔420，第一通孔410位于多层结构的中部，多个第二通孔420围绕第一通孔410设置以形成基片集成波导谐振腔；接地板200设有互补开口谐振环600，互补开口谐振环600位于第一通孔410的两侧；第一通孔410和第二通孔420用于使te101谐振模式向te102谐振模式偏移以形成第一通带，互补开口谐振环600用于形成第二通带。
38.在该实施例中，通过第一通孔410和第二通孔420的共同作用，扰乱引起基片集成波导谐振腔形成的te101谐振模式向te102谐振模式偏移，以形成第一通带；通过互补开口谐振环600形成第二通带；具有良好的频率选择性和滤波响应。
39.同时，通过在介质基板300、接线板100和接地板200形成的多层结构上设置第一通孔410、第二通孔420以及互补开口谐振环600，使得能在单个介质基板300上形成基片集成波导通带功分滤波电路结构，使结构更紧凑、简单，使得产品尺寸更小，有利于小型化。
40.第一通带和第二通带的中心频率和带宽以及两个传输零点之一可以通过改变互补开口谐振环600的尺寸和位置以及改变第一通孔410和第二通孔420的尺寸和位置来有效地调整，提高频率选择性，适用于现代无线通信系统。
41.具体地，接线板100和接地板200均为金属板。第一通孔410和第二通孔420贯穿接线板100、介质基板300和接地板200，且第一通孔410和第二通孔420均与接线板100、介质基板300和接地板200垂直设置。
42.本发明的某些实施例，介质基板300包括依次首尾连接的第一边缘301、第二边缘302、第三边缘303、第四边缘304、第五边缘305和第六边缘306；第一边缘301和第三边缘303
平行设置，第二边缘302和第五边缘305平行设置，第一边缘301和第二边缘302垂直设置；第一边缘301、第三边缘303和第五边缘305长度相等；第四边缘304和第六边缘306长度相等；第四边缘304与第三边缘303的夹角角度为135度，第六边缘306与第一边缘301的夹角角度为135度。
43.实际上，该介质基板300可以通过在一个正方形基板的相邻的两个角上切除等腰直角三角形得到。
44.在该实施例中，通过该介质基板300的形状，确保能达到预期的通带响应。
45.本发明的某些实施例，接线板100包括主板体110、输入端口馈线120、第一输出端口馈线130和第二输出端口馈线140；输入端口馈线120的一端、第一输出端口馈线130的一端以及第二输出端口馈线140的一端均与主板体110连接；输入端口馈线120的另一端与第二边缘302连接，第一输出端口馈线130的一端与第四边缘304连接，第二输出端口馈线140的一端与第六边缘306连接。
46.具体地，主板体110为正方形；输入端口馈线120的一端与主板体110的其中一边连接，第一输出端口馈线130的一端以及第二输出端口馈线140的一端分别与主板体110的连接输入端口馈线120的一边所对的两个角一一对应地连接。
47.另外，多个第二通孔420沿主板体110的边缘设置，且输入端口馈线120、第一输出端口馈线130和第二输出端口馈线140均位于相邻的两个第二通孔420的间隔之间。siw谐振腔由多个第二通孔420围绕形成，具有加工精度高、体积小的优点，能够实现高频、强抗干扰性和高集成度。
48.在该实施例中，该设计能在介质基板300上激励起预期的te101谐振模式。
49.在主板体110的中部设有三个第一通孔410，三个第一通孔410排列成一列，三个第一通孔410的连线经过主板体110的中心点。该设计使te101谐振模式向te102谐振模式偏移，以形成第一通带。
50.本发明的某些实施例，第一输出端口馈线130和第二输出端口馈线140之间设有连接微带线510，连接微带线510上设有第一隔离电阻511。第一隔离电阻511能很好地实现端口间的隔离。
51.本发明的某些实施例，输入端口馈线120包括第一微带线导带121，第一微带线导带121的两侧均设有第一共面波导转换槽122，第一共面波导转换槽122位于第一微带线导带121与主板体110之间。
52.具体地，第一微带线导带121为50欧姆微带线导带，第一共面波导转换槽122为siw—共面波导转换结构。实际上，第一微带线导带121部分接入到主板体110中，第一共面波导转换槽122位于第一微带线导带121的接入部分的两侧；可以在主板体110挖开一条槽，第一微带线导带121位于该槽中，并使第一微带线导带121的两侧留有空槽进而形成第一共面波导转换槽122。
53.本发明的某些实施例，第一输出端口馈线130包括第二微带线导带131，第二微带线导带131的两侧均设有第二共面波导转换槽132，第二共面波导转换槽132位于第二微带线导带131与主板体110之间。
54.具体地，第二微带线导带131为50欧姆微带线导带，第二共面波导转换槽132为siw—共面波导转换结构。实际上，第二微带线导带131部分接入到主板体110中，第二共面
波导转换槽132位于第二微带线导带131的接入部分的两侧；可以在主板体110挖开一条槽，第二微带线导带131位于该槽中，并使第二微带线导带131的两侧留有空槽进而形成第二共面波导转换槽132。
55.本发明的某些实施例，第二输出端口馈线140包括第三微带线导带141，第三微带线导带141的两侧均设有第三共面波导转换槽142，第三共面波导转换槽142位于第三微带线导带141与主板体110之间。
56.具体地，第三微带线导带141为50欧姆微带线导带，第三共面波导转换槽142为siw—共面波导转换结构。实际上，第三微带线导带141部分接入到主板体110中，第三共面波导转换槽142位于第二微带线导带131的接入部分的两侧；可以在主板体110挖开一条槽，第三微带线导带141位于该槽中，并使第三微带线导带141的两侧留有空槽进而形成第三共面波导转换槽142。
57.需要说明的是，第一共面波导转换槽122、第二共面波导转换槽132和第三共面波导转换槽142同时可以抑制te102谐振模式以外的模式的产生。
58.本发明的某些实施例，接地板200设有通槽520，通槽520位于第二通孔420的外侧，通槽520上设有横跨通槽520两侧的第二隔离电阻521。第二隔离电阻521能很好地实现端口间的隔离。
59.本发明的某些实施例，互补开口谐振环600包括第一谐振环610和第二谐振环620；第一谐振环610和第二谐振环620均为方形环，第二谐振环620位于第一谐振环610内，第一谐振环610和第二谐振环620同心；第一谐振环610设有第一开口611，第二谐振环620设有第二开口621，第一开口611和第二开口621分别位于环心的两侧。
60.需要说明的是，两个互补开口谐振环600关于三个第一通孔410的连线成镜像对称。
61.在一个具体实施例中，参照图5，介质基板300采用fb4介质，厚度为0.5mm，相对介电常数为2.2，损耗角正切为0.0007。第一隔离电阻511的阻值为100ω，第二隔离电阻521的阻值为100ω。d＝0.6mm,d1＝0.6mm,p＝1mm,a＝19mm,lms1＝9.1mm,wms＝1.55mm,lms2＝10.5mm,ls1＝4.1mm,ls2＝6.5mm,ws1＝1.4mm,ws2＝0.3mm,l
a
＝3.1mm,l1＝8.03mm,l2＝2.8mm,l3＝11.15mm,l4＝4.4mm,w1＝0.5mm,w2＝0.7mm,lx1＝1.45mm,lx2＝2.25mm,wx＝0.6mm,wx1＝0.1mm,wx2＝0.1mm,wx3＝0.6mm,wx4＝0.3mm。
62.上述参数只是一个具体实施例，当然在其他实施例中，可以根据实际生产需要，调节各参数。
63.参照图6和图7，图6是参数lx1长度改变时参数f
te
‑
mode
与参数f
csrr
的曲线变化图，图7是参数lx1长度改变时参数f
tz
与中心频率的曲线变化图。从图6和图7可以看出，当lx1长度增加，f
tz2
固定不变时，f
te101
’‑
mode
，f
te102
’‑
mode
，f
csrr1
，f
csrr2
，f
tz1
，cf1和cf2同时移至较低的频带，因此第一通带带宽bw1减小，第二通带带宽bw2增加。
64.参照图8和图9，图8是参数lx4长度改变时基片集成波导双通带功分滤波器频率的曲线变化图；图9是参数lx4长度改变时参数f
tz
与中心频率的曲线变化图；从图8和图9可以看出，当l4距离增加时，f
csrr1
，f
csrr2
和cf2变大，而f
te101
’‑
mode
，f
te102
’‑
mode
和cf1变小。然而当f
tz1
，f
tz2
均不变时，当l4距离增加时，第一通带带宽bw1和第二通带带宽bw2也均不变。
65.图10是第一通孔直径改变时参数f
te
‑
mode
与参数f
csrr
的曲线变化图；图11是第一通
孔直径改变时参数f
tz
与中心频率的曲线变化图；从图10和图11可以看出，当d1增加时，f
te101
’‑
mode
向f
te102
’‑
mode
靠近，而f
csrr1
，f
csrr2
几乎不变。第一通带带宽bw1减小而第二通带带宽bw2几乎不变，这表明通带带宽的可调性。cf1变大而cf2几乎不变，表明中心频率的可调性。
66.参照图12和图13，图12是参数s
23
与r1、r2的关系图；图13是s参数的模拟曲线图和测量曲线图。该双通带功分滤波器的通带中心频率在11.24ghz(10％)和13.76ghz(4.3％)，最小插入损耗分别约为1.4db和2.2db，同时回波损耗分别高于17.8db和18.4db。此外，可以看到在通带内可以获得优于16.1db的隔离。
67.以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。