專利名稱：基片集成波導平衡濾波器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種可以應用于微波毫米波電路的設計，亦可用于微波毫米波集成電路的設計的基片集成波導平衡濾波器，屬于微波濾波器的技術領域。
背景技術：
微波毫米波濾波器在微波毫米波射頻系統(tǒng)中許多設計問題的中心如在變頻器、倍頻器以及多路通信中。電磁波頻譜是有限的，須按應用加以分配；而濾波器既可以用來限定大功率發(fā)射機在規(guī)定頻帶內輻射，反過來有可用來防止接收機受到工作頻帶以外的干擾。平衡濾波器除了可以選擇頻率通過以外，并且可以通過干涉的原理使處于阻帶頻率的信號不能反射回輸入端。利用金屬波導可以制作出高Q值、低損耗、高性能的微波毫米波平衡濾波器，但是這種濾波器首先難以加工，需要很高的加工精度；其次生產成本比較昂貴；第三這種濾波器器體積比較龐大，很難應用于微波、毫米波集成電路的設計之中。因此，迫切需要一種高性能、體積小、重量輕、高Q值、低損耗、低成本、易于集成的微波毫米波平衡濾波器，以利于微波毫米波集成電路的設計。

發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明的目的是提供一種基片集成波導平衡濾波器，這種平衡濾波器具有易于集成、加工成本比較低廉、結構簡單的特點，適合于微波毫米波集成電路的設計；其次使用這種基片集成波導平衡濾波器可以有較好的性能；第三，這種平衡濾波器與微帶結構相比較具有較高的Q值，較低的損耗。
技術方案本發(fā)明的基片集成波導平衡濾波器包括金屬貼片、介質基片、金屬通孔；金屬貼片設置在介質基片上，作為濾波器主體的金屬貼片的中部為矩形，兩頭對稱為“Y”形的端口，在金屬貼片的矩形中部的兩側沿邊線分別設有一排第一金屬通孔、第二金屬通孔，在該兩排金屬通孔之間、矩形金屬貼片的中線上還設有三段與該兩排金屬通孔平行的第三金屬通孔、第四金屬通孔、第五金屬通孔，在矩形金屬貼片的中線的兩邊還對稱地設有4對中間金屬通孔，沿輸入端至第一隔離端的方向排列，金屬中間通孔分四排排列，其中4個金屬中間大通孔位于中間兩排，其它4個金屬中間小通孔位于金屬中間大通孔的兩邊。金屬中間大通孔的外邊連線組成一個小矩形，金屬中間小通孔的外邊連線組成一個大矩形。
金屬通孔的孔徑d＝0.2～0.8mm，孔距s＝0.4～1.6mm。微帶線寬度w＝2.5～3.5mm、阻抗變換器寬度tw＝6～6.5mm、阻抗變換器長度tl＝14～16mm、定向耦合器寬度a1＝9～9.6mm、濾波器寬度a2＝15.3～15.9mm、定向耦合器裂縫長度d1＝25～26.2mm、定向耦合器裂口長度一l1＝11～12.2mm、定向耦合器裂口長度二l2＝19～20.2mm、定向耦合器裂口寬度cutw＝3.5～4.5mm、濾波器第一通孔直徑vd1＝0.8～1.2mm、濾波器第二通孔直徑vd2＝2.8～3.2mm、濾波器第三通孔直徑vd3＝2.8～3.2mm、濾波器第四通孔直徑vd4＝0.8～1..2mm、濾波器第一諧振器長度l3＝11.9～20.1mm、濾波器第二諧振器長度l4＝13.42～13.62mm、濾波器第三諧振器長度l5＝11.86～12.06mm。
基片集成波導平衡器是利用了矩形金屬波導具有高Q值、低損耗的特點，首先在介質基片的基礎上實現(xiàn)了基片集成波導和半?；刹▽?。這兩種種波導工作具有和矩形金屬波導相類似的傳輸特性；然后，利用半?；刹▽纬闪硕ㄏ蝰詈掀鳎辉倮没刹▽纬闪藶V波器，從而使所需信號通過定向耦合器-濾波器-定向耦合器的順序輸出。由于定向耦合器的作用，處于阻帶的信號并不反射回輸入端口而是反射到隔離端，可以利用匹配電阻將其吸收。在這種基片集成波導平衡濾波器的結構中，我們主要注意了以下幾點的設計1)所有的結構都是利用在介質基片上打一系列的金屬通孔陣列來實現(xiàn)，從而有利于這種基片集成波導平衡濾波器在微波毫米波電路設計中的集成；2)平衡濾波器的濾波功能的實現(xiàn)主要是由濾波器來實現(xiàn)，因此基片集成濾波器的結構對整個基片集成波導平衡濾波器起到非常重要的作用；3)平衡濾波器的減少反射信號功能主要是由定向耦合器器來實現(xiàn)，因此半模基片集成波導定向耦合器的結構對整個基片集成波導平衡濾波器工作頻帶的寬度起到非常重要的作用。本設計中采用了半?；刹▽ЫY構實現(xiàn)定向耦合器，降低了定向耦合器的尺寸。
有益效果本發(fā)明的基片集成波導平衡濾波器具有以下優(yōu)點1)這種基片集成波導平衡濾波器在微波毫米波電路的設計中易于集成。這是由于這種平衡濾波器完全在介質基片上實現(xiàn)，利用介質基片的介電常數(shù)可以很方便的調節(jié)這種平衡濾波器尺寸的大小，從而較好的實現(xiàn)和其他微波毫米波電路的集成；2)能夠具有較好的性能。這是它的特性和傳統(tǒng)的金屬波導平衡濾波器器相類似，從而具有較好的性能；3)這種基片集成波導平衡濾波器具有較高的Q值，較低的損耗。這是由于這種結構具有與矩形金屬波導相類似的特性，所以與微帶電路相比，它的Q值比較高，損耗比較低；4)本設計中采用了半?；刹▽ЫY構實現(xiàn)定向耦合器，減小了結構的尺寸。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
圖2是本發(fā)明的實際測試結果。
圖1中有金屬貼片1、介質基片2、金屬通孔3、中心金屬通孔兩側通孔31、輸入端4、輸出端6、第一隔離端5、第二隔離端7、微帶線寬度w、阻抗變換器寬度tw、阻抗變換器長度tl、定向耦合器寬度a1、濾波器寬度a2、定向耦合器裂縫長度d1、定向耦合器裂口長度一l1、定向耦合器裂口長度二l2、定向耦合器裂口寬度cutw、濾波器第一通孔直徑vd1、濾波器第二通孔直徑vd2、濾波器第三通孔直徑vd3、濾波器第四通孔直徑vd4、濾波器第一諧振器長度l3、濾波器第二諧振器長度l4、濾波器第三諧振器長度l5。
具體實施例方式
本發(fā)明的基片集成波導平衡濾波器包括金屬貼片、介質基片、金屬通孔；金屬貼片設置在介質基片上，作為濾波器主體的金屬貼片的中部為矩形，兩頭對稱為“Y”形的端口，在金屬貼片的矩形中部的兩側沿邊線分別設有一排第一金屬通孔31、第二金屬通孔32，在該兩排金屬通孔之間、矩形金屬貼片的中線上還設有三段與該兩排金屬通孔平行的第三金屬通孔33、第四金屬通孔34、第五金屬通孔35，在矩形金屬貼片的中線的兩邊還對稱地設有4對中間金屬通孔，沿輸入端4至第一隔離端5的方向排列，金屬中間通孔分四排排列，其中4個金屬中間大通孔位于中間兩排，其它4個金屬中間小通孔位于金屬中間大通孔的兩邊。金屬中間大通孔的外邊連線組成一個小矩形，金屬中間小通孔的外邊連線組成一個大矩形。金屬通孔3的孔徑d＝0.2～0.8mm，孔距s＝0.4～1.6mm。微帶線寬度w＝2.5～3.5mm、阻抗變換器寬度tw＝6～6.5mm、阻抗變換器長度tl＝14～16mm、定向耦合器寬度a1＝9～9.6mm、濾波器寬度a2＝15.3～15.9mm、定向耦合器裂縫長度d1＝25～26.2mm、定向耦合器裂口長度一l1＝11～12.2mm、定向耦合器裂口長度二l2＝19～20.2mm、定向耦合器裂口寬度cutw＝3.5～4.5mm、濾波器第一通孔直徑vd1＝0.8～1.2mm、濾波器第二通孔直徑vd2＝2.8～3.2mm、濾波器第三通孔直徑vd3＝2.8～3.2mm、濾波器第四通孔直徑vd4＝0.8～1..2mm、濾波器第一諧振器長度l3＝11.9～20.1mm、濾波器第二諧振器長度l4＝13.42～13.62mm、濾波器第三諧振器長度l5＝11.86～12.06mm。
我們在X波段所實現(xiàn)了以上介紹的基片集成波導平衡濾波器，用來構成基片集成波導的金屬通孔3的直徑為0.4m，通孔3之間的間距為0.8mm，介質基片的相對電介電常數(shù)為2.2，如附圖所示，具體結構參數(shù)如下w＝3mm，tw＝6.25mm，tl＝15mm，a1＝9.3mm，d1＝25.6mm，l1＝11.6mm，l2＝19.6mm，cutw＝4mm，a2＝15.6mm，l3＝11.96mm，l4＝13.52mm，l5＝11.96mm，vd1＝1mm，vd2＝3mm，vd3＝3mm，vd4＝1mm，l3＝11.96mm，l4＝13.52mm，l5＝11.96mm。
基片集成波導和半模基片集成波導具有和矩形金屬波導相類似的傳輸特性。我們所設計的基片集成波導平衡濾波器充分利用了這一特性，并用半?；刹▽崿F(xiàn)定向耦合器，利用基片集成波導實現(xiàn)了濾波器，從而實現(xiàn)了基片集成波導平衡濾波器的性能。
權利要求
1.一種基片集成波導平衡濾波器，其特征在于該濾波器包括金屬貼片(1)、介質基片(2)、金屬通孔(3)；金屬貼片(1)設置在介質基片(2)上，作為濾波器主體的金屬貼片(1)的中部為矩形，兩頭對稱為“Y”形的端口，在金屬貼片(1)的矩形中部的兩側沿邊線分別設有一排第一金屬通孔(31)、第二金屬通孔(32)，在該兩排金屬通孔之間、矩形金屬貼片的中線上還設有三段與該兩排金屬通孔平行的第三金屬通孔(33)、第四金屬通孔(34)、第五金屬通孔(35)，在矩形金屬貼片的中線的兩邊還對稱地設有4對中間金屬通孔，沿輸入端(4)至第一隔離端(5)的方向排列，金屬中間通孔分四排排列，其中4個金屬中間大通孔位于中間兩排，其它4個金屬中間小通孔位于金屬中間大通孔的兩邊。
2.根據(jù)權利要求1所述的半模基片集成波導平衡濾波器，其特征在于金屬通孔(3)的孔徑d＝0.2～0.8mm，孔距s＝0.4～1.6mm。
3.根據(jù)權利要求1所述的半?；刹▽V波器，其特征在于金屬貼片(1)上的微帶線寬度w＝2.5～3.5mm、阻抗變換器寬度tw＝6～6.5mm、阻抗變換器長度t1＝14～16mm、定向耦合器寬度a1＝9～9.6mm、濾波器寬度a2＝15.3～15.9mm、定向耦合器裂縫長度d1＝25～26.2mm、定向耦合器裂口長度一l1＝11～12.2mm、定向耦合器裂口長度二l2＝19～20.2mm、定向耦合器裂口寬度cutw＝3.5～4.5mm、濾波器第一通孔直徑vd1＝0.8～1.2mm、濾波器第二通孔直徑vd2＝2.8～3.2mm、濾波器第三通孔直徑vd3＝2.8～3.2mm、濾波器第四通孔直徑vd4＝0.8～1..2mm、濾波器第一諧振器長度l3＝11.9～20.1mm、濾波器第二諧振器長度l4＝13.42～13.62mm、濾波器第三諧振器長度l5＝11.86～12.06mm。
全文摘要
基片集成波導平衡濾波器是一種可以應用于微波毫米波電路的設計，亦可用于微波毫米波集成電路的設計的基片集成波導平衡濾波器，該濾波器金屬貼片(1)設置在介質基片(2)上，作為濾波器主體的金屬貼片(1)的中部為矩形，兩頭對稱為“Y”形的端口，在金屬貼片(1)的矩形中部的兩側沿邊線分別設有一排第一金屬通孔(31)、第二金屬通孔(32)，在該兩排金屬通孔之間、矩形金屬貼片的中線上還設有三段與該兩排金屬通孔平行的第三金屬通孔(33)、第四金屬通孔(34)、第五金屬通孔(35)，在矩形金屬貼片的中線的兩邊還對稱地設有4對中間金屬通孔，沿輸入端(4)至第一隔離端(5)的方向排列。
文檔編號G02B6/12GK1928597SQ200610096368
公開日2007年3月14日 申請日期2006年9月22日 優(yōu)先權日2006年9月22日
發(fā)明者洪偉, 董元旦, 王元慶 申請人:東南大學