專利名稱：高q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器可以應(yīng)用于微波毫米波電路的設(shè)計(jì)，亦可
用于微波毫米波集成電路的設(shè)計(jì)，屬于微波濾波器的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的毫米波與微波器件中，基片集成波導(dǎo)和半?；刹▽?dǎo)結(jié)構(gòu)綜合了微 帶線和矩形波導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)平面化、低成本、低剖面、易集成、低損耗等。但是相對于微帶線結(jié) 構(gòu)，在低頻段結(jié)構(gòu)的尺寸較大。折疊半?；刹▽?dǎo)的面積是半?；刹▽?dǎo)的一半， 基片集成波導(dǎo)的四分之一，進(jìn)一步減小了面積，提高了平面電路的集成度。本發(fā)明利用多層 印刷電路板工藝提出并實(shí)現(xiàn)了兩種折疊半?；刹▽?dǎo)槽縫式濾波器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的面 積只有工作在同一頻段的半?；刹▽?dǎo)槽縫式濾波器的一半，同時性能優(yōu)良、損耗低、 易集成，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本實(shí)用新型的目的是提供一種用來解決微波毫米波濾波器的集成問題
的高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器，它相對于原有的半模基片集成波導(dǎo)濾波器體積
更小，這種濾波器具有易于集成、損耗低、結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，適合于微波毫米波集成電路的
設(shè)計(jì)；這種折疊半?；刹▽?dǎo)與微帶結(jié)構(gòu)相比較具有較高的Q值，較低的損耗。
技術(shù)方案本實(shí)用新型的高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器為多層結(jié)構(gòu)，自
上至下分別為正面金屬貼片、上層介質(zhì)基片、中間金屬層、下層介質(zhì)基片、底層金屬層；在半
?；刹▽?dǎo)濾波器的兩端分別設(shè)有輸入端和輸出端，在半?；刹▽?dǎo)濾波器的上
層介質(zhì)基片和下層介質(zhì)基片的一側(cè)設(shè)有一排第一金屬化通孔構(gòu)成半?；刹▽?dǎo)濾波
器的側(cè)壁，并連接正面金屬貼片、中間金屬層和底層金屬層)；在下層介質(zhì)基片的另一側(cè)有
另一排第二金屬化孔連接中間金屬層和底層金屬層構(gòu)成半模基片集成波導(dǎo)濾波器的H面
金屬壁；在半?；刹▽?dǎo)濾波器正面金屬貼片或中間金屬層上設(shè)有槽縫。 所述的正面金屬貼片的平面為"U"形的結(jié)構(gòu)，槽縫設(shè)在正面金屬貼片時，槽縫設(shè)在
該"U"形的結(jié)構(gòu)內(nèi)的底部，槽縫有多個，位于中間的槽縫最大，位于中間槽縫兩側(cè)的其它槽
縫依次減小。 所述的中間金屬貼片的平面為上大下小的梯形結(jié)構(gòu)，槽縫設(shè)在中間金屬層時，槽 縫設(shè)在中間金屬層的梯形結(jié)構(gòu)上側(cè)，槽縫有多個，位于中間的槽縫最大，位于中間槽縫兩側(cè) 的其它槽縫依次減小。
有益效果本實(shí)用新型的高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器具有以下優(yōu)點(diǎn) 1 :)這種折疊半模基片集成波導(dǎo)在微波毫米波電路的設(shè)計(jì)中易于集成。這是由于 這種濾波器器完全在介質(zhì)基片上實(shí)現(xiàn)，利用介質(zhì)基片的介電常數(shù)可以很方便的調(diào)節(jié)這種濾 波器尺寸的大小，從而較好的實(shí)現(xiàn)和其他微波毫米波電路的集成； 2:)這種半?；刹▽?dǎo)具有較高的Q值，較低的損耗。這是由于這種結(jié)構(gòu)具 有與矩形金屬波導(dǎo)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； 3 :)這種折疊半?；刹▽?dǎo)第二通帶的中心頻率約為第一個通帶的中心頻率的三倍，而普通濾波器第二通帶的中心頻率約為第一個通帶的中心頻率的二倍，因此它 的工作頻帶更寬； 4:)這種折疊半模基片集成波導(dǎo)的尺寸很小，提高了低頻段的集成度。因?yàn)檎郫B
半?；刹▽?dǎo)濾波器的面積是同一工作頻段的半?；刹▽?dǎo)的一半。
圖1是高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器層狀結(jié)構(gòu)示意圖， 圖2是槽縫蝕刻在正面金屬貼片3時的正面金屬貼片3結(jié)構(gòu)示意圖， 圖3是槽縫蝕刻在中間金屬層4時的中間金屬層4結(jié)構(gòu)示意圖， 圖4是實(shí)施例一的第一種濾波器的尺寸標(biāo)記圖。 圖5是實(shí)施例一的第二種濾波器的尺寸標(biāo)記圖。 圖6是是實(shí)施例一第一種濾波器實(shí)際測試結(jié)果。 圖7是實(shí)施例一第二種濾波器實(shí)際測試結(jié)果。 圖1和圖2中有上層介質(zhì)基片1、下層介質(zhì)基片2、正面金屬貼片3、中間金屬層4、 底層金屬層5、第二金屬化孔6、第一金屬化通孔7、輸入端8、輸出端9、槽縫10、微帶線11。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的高Q值低損耗半模基片集成波導(dǎo)濾波器結(jié)構(gòu)是根據(jù)折疊半?；?集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)提出來，該集成波導(dǎo)是由雙層印刷電路板(PCB)工藝實(shí)現(xiàn)的。折疊基片集成 波導(dǎo)由雙層相同基片構(gòu)成，分別為上層和下層基片。每層基片的兩面均有金屬敷銅，所以該 集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)有三層金屬層，分別為上層金屬面、中間層金屬面和底層金屬面。折疊半?；?片集成波導(dǎo)的兩側(cè)有兩排金屬化孔， 一排是第一金屬通孔，從上層介質(zhì)基片通到下層介質(zhì) 基片，與該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的上層金屬面、中間層金屬面和底層金屬面連接在一起。另一排金屬孔 為盲孔，在下層介質(zhì)基片通孔，與該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的中間層金屬和底層金屬連接在一起。兩排金 屬化孔構(gòu)成波導(dǎo)側(cè)壁。在折疊半?；刹▽?dǎo)的兩端分別設(shè)有輸入端和輸出端。中間金 屬層的金屬貼片與第一金屬通孔有一定的間距大小，這樣輸入信號的電場從上層介質(zhì)基片 沿中間金屬層折疊到下層介質(zhì)基片，濾波器的實(shí)現(xiàn)是在金屬表面刻槽形成的。第一種濾波 器是在上層金屬面刻槽實(shí)現(xiàn)，第二種濾波器是在中間金屬層刻槽實(shí)現(xiàn)。兩個槽縫之間的一 段半?；刹▽?dǎo)構(gòu)成一個四分之一波長諧振器，通過改變槽縫的尺寸來控制諧振器之 間耦合的強(qiáng)弱，使整個結(jié)構(gòu)起到濾波器的效果。此外半?；刹▽?dǎo)的高通特性提高了 濾波器的選擇性。而該濾波器的下層金屬全是金屬面。 本實(shí)用新型涉及毫米波與微波器件的折疊半模基片集成波導(dǎo)濾波器結(jié)構(gòu)，上層介 質(zhì)基片1的兩面分別設(shè)有正面金屬貼片3與中間金屬層4組成的，下層介質(zhì)基片2的兩面 分別設(shè)有底層金屬5與中間金屬層4組成的。 一排第二金屬化孔6為盲孔，打通了下層介 質(zhì)基片2，將中間金屬層4和底層金屬層5連接在一起。另一排金屬化孔7為通孔，打孔了 上層介質(zhì)1和下層介質(zhì)2，將正面金屬貼片3、中間金屬4和底層金屬5連接起來。金屬化 孔的直徑為0. 4毫米，相鄰金屬化孔中心之間的間距為0. 8毫米。第二金屬化孔6和第一 金屬化孔7構(gòu)成半?；刹▽?dǎo)的金屬壁。第一金屬通孔7與中間金屬層4的金屬貼片 有一定間距，其大小決定了該集成波導(dǎo)的傳輸特性和帶寬，選擇合適大小可以使折疊半模 基片集成波導(dǎo)的傳輸特性和寬度為折疊半模基片集成波導(dǎo)兩倍的單層半?；刹▽?dǎo) 的傳輸特性相同。為了測試方便，在上層金屬面，微帶線11匹配連接于折疊半?；刹▽?dǎo)。在折疊半?；刹▽?dǎo)的兩端分別設(shè)有輸入端8和輸出端9，第一種濾波器的槽縫 10蝕刻在上層金屬面3，第二種濾波器的槽縫蝕刻在中間金屬層4，該濾波器的寬度是同一 工作頻段的半?；刹▽?dǎo)濾波器的一半，基片集成波導(dǎo)的四分之一。 實(shí)施例一 高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器
圖3是槽縫蝕刻在上層金屬面的折疊半模基片集成波導(dǎo)， 圖4是槽縫蝕刻在中間層金屬面的折疊半?；刹▽?dǎo)， 圖5是本實(shí)用新型是實(shí)施例一第一種濾波器實(shí)際測試結(jié)果， 圖6是本實(shí)用新型是實(shí)施例一第二種濾波器實(shí)際測試結(jié)果， 表一是實(shí)施例一的第一種濾波器的尺寸， 表二是實(shí)施例一的第二種濾波器的尺寸。
表二
代表符號數(shù)值大小(mm)代表符號數(shù)值大小(mm)
R—via0.2Ltaper3.7
D一via0.8WLtaper5.8
W501.56.14
113.4wl0.2
124.6w20.7
135.5w30.5
d07.2d24.3
dl6.5w2
代表符號數(shù)值大小(mm)代表符號數(shù)值大小(mm)R—via0.2Ltaper3.9
D—via0.8WLtaper5.8
W501.55.85
11wl0.18
123.1w20.6
B3.4w30.62
dO1d25.6
dl5.9w權(quán)利要求一種高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器，其特征在于該濾波器為多層結(jié)構(gòu)，自上至下分別為正面金屬貼片(3)、上層介質(zhì)基片(1)、中間金屬層(4)、下層介質(zhì)基片(2)、底層金屬層(5)；在半?；刹▽?dǎo)濾波器的兩端分別設(shè)有輸入端(8)和輸出端(9)，在半?；刹▽?dǎo)濾波器的上層介質(zhì)基片(1)和下層介質(zhì)基片(2)的一側(cè)設(shè)有一排第一金屬化通孔(7)構(gòu)成半?；刹▽?dǎo)濾波器的側(cè)壁，并連接正面金屬貼片(3)、中間金屬層(4)和底層金屬層(5)；在下層介質(zhì)基片(2)的另一側(cè)有另一排第二金屬化孔(6)連接中間金屬層(4)和底層金屬層(5)構(gòu)成半?；刹▽?dǎo)濾波器的H面金屬壁；在半?；刹▽?dǎo)濾波器正面金屬貼片(3)或中間金屬層(4)上設(shè)有槽縫(10)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器，其特征在于所述的 正面金屬貼片(3)的平面為"U"形的結(jié)構(gòu)，槽縫(10)設(shè)在正面金屬貼片(3)時，槽縫(10) 設(shè)在該"U"形的結(jié)構(gòu)內(nèi)的底部，槽縫(10)有多個，位于中間的槽縫最大，位于中間槽縫兩側(cè) 的其它槽縫依次減小。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器，其特征在于所述的 中間金屬貼片(4)的平面為上大下小的梯形結(jié)構(gòu)，槽縫(10)設(shè)在中間金屬層(4)時，槽縫 (10)設(shè)在中間金屬層(4)的梯形結(jié)構(gòu)上側(cè)，槽縫(10)有多個，位于中間的槽縫最大，位于中 間槽縫兩側(cè)的其它槽縫依次減小。
專利摘要高Q值低損耗半模基片集成波導(dǎo)濾波器自上至下分別為正面金屬貼片(3)、上層介質(zhì)基片(1)、中間金屬層(4)、下層介質(zhì)基片(2)、底層金屬層(5)；是一種用來解決微波毫米波濾波器的集成問題的高Q值低損耗半?；刹▽?dǎo)濾波器，它相對于原有的半模基片集成波導(dǎo)濾波器體積更小，這種濾波器具有易于集成、損耗低、結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，適合于微波毫米波集成電路的設(shè)計(jì)；這種折疊半?；刹▽?dǎo)與微帶結(jié)構(gòu)相比較具有較高的Q值，較低的損耗。
文檔編號H01P3/16GK201498573SQ200920044049
公開日2010年6月2日 申請日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者吳柯, 洪偉, 翟國華 申請人:東南大學(xué)