波導濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種波導濾波器，涉及無線通信技術，本發(fā)明的波導濾波器通過不同層電路中的波導間的轉接構成，電路結構相對簡單。本發(fā)明的波導濾波器包括上層的第一波導和下層的第二波導，第一波導和第二波導通過金屬隔離層隔開，所述第一波導形成第一諧振腔，所述第二波導形成第二諧振腔，第一諧振腔和第二諧振腔相互重疊且在重疊區(qū)域的金屬隔離層上設有耦合槽。
【專利說明】波導濾波器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信【技術領域】，尤其涉及一種波導濾波器。
【背景技術】
[0002]波導，是在無線電通訊、雷達、導航等無線電領域中用來傳輸電磁波的裝置，它是電路系統中基本的電路單元。通常電路系統中具有多個波導，因此波導與波導間或波導與其它子電路間需要轉接，而如果在轉接過程中構成具有選頻功能的濾波器即波導濾波器，就能在一定程度上減少電路系統中濾波器的數量。
[0003]微波毫米波電路中常用的波導濾波器有基于金屬波導的濾波器和基于微帶線、共面線等平面電路的濾波器?；诮饘俨▽У臑V波器通常具有高Q值(Quality factor品質因數)、低損耗、選擇性較好等優(yōu)點。基于微帶線、共面線等平面電路技術的濾波器具有與有源電路易集成的特點。基于基片集成波導的濾波器具有平面電路的易集成、制作方便等優(yōu)點，又具有與金屬波導濾波器近似的優(yōu)良性能。
[0004]但上述構成濾波器的波導通常設置在同一層電路中，將其應用到多層電路時，一般需要增加另外的過渡結構來實現層間的轉換，這無形當中就增加了電路結構的復雜性和電路損耗。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的實施例提供一種波導濾波器，以解決其應用在不同層電路中造成的電路結構復雜和電路損耗高的問題。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術方案:
[0007]本發(fā)明第一方面提供了一種波導濾波器，該波導濾波器包括上層的第一波導和下層的第二波導，第一波導和第二波導通過金屬隔離層隔開，所述第一波導形成第一諧振腔，所述第二波導形成第二諧振腔，所述第一諧振腔和所述第二諧振腔相互重疊且在重疊區(qū)域的金屬隔離層上設有耦合槽。
[0008]在第一種可能的實現方式中，所述第一波導包括介質基片，在所述介質基片的上表面覆蓋有第一金屬層，在所述介質基片的下表面覆蓋有第二金屬層，且在所述介質基片中設有貫通所述第一金屬層、所述介質基片和所述第二金屬層的多個金屬化通孔，所述介質基片、所述多個金屬化通孔、所述第一金屬層和所述第二金屬層形成所述第一諧振腔；所述第二波導為上部鏤空的金屬波導，所述第二金屬層和所述第二波導內部的腔體形成所述第二諧振腔；所述金屬隔離層為所述第二金屬層。
[0009]在第二種可能的實現方式中，所述第一波導包括第一介質基片，在所述第一介質基片的上表面覆蓋有第一金屬層，在所述第一介質基片的下表面覆蓋有第二金屬層，且在所述第一介質基片中設有貫通所述第一金屬層、所述第一介質基片和所述第二金屬層的多個第一金屬化通孔，所述第一介質基片、所述多個第一金屬化通孔、所述第一金屬層和所述第二金屬層形成所述第一諧振腔；[0010]所述第二波導包括第二介質基片，在所述第二介質基片的上表面覆蓋有第三金屬層，在所述第二介質基片的下表面覆蓋有第四金屬層，且在所述第二介質基片中設有貫通所述第三金屬層、所述第二介質基片和所述第四金屬層的多個第二金屬化通孔，所述第二介質基片、所述多個第二金屬化通孔、所述第三金屬層和所述第四金屬層形成所述第二諧振腔；
[0011 ] 所述金屬隔離層為所述第二金屬層和所述第三金屬層。
[0012]在第三種可能的實現方式中，所述第一波導為中空的金屬波導，其內部的腔體形成所述第一諧振腔；所述第二波導為上部鏤空的金屬波導，所述第一波導下表面的金屬層和所述第二波導內部的腔體形成所述第二諧振腔；所述金屬隔離層為所述第一波導下表面
的金屬層。
[0013]結合第一方面、第一方面的第一種可能的實現方式、第一方面的第二種可能的實現方式或第一方面的第三種可能的實現方式，在第四種可能的實現方式中，所述第一諧振腔和所述第二諧振腔均為圓形。
[0014]結合第一方面的第四種可能的實現方式，在第五種可能的實現方式中，所述耦合槽位于所述重疊區(qū)域的中心位置，且所述耦合槽的延伸方向與所述第一諧振腔的圓心和所述第二諧振腔的圓心的連線垂直。
[0015]結合第一方面、第一方面的第一種可能的實現方式、第一方面的第二種可能的實現方式、第一方面的第三種可能的實現方式、第一方面的第四種可能的實現方式或第一方面的第五種可能的實現方式，在第六 種可能的實現方式中，所述第一波導還包括相互連通的第一饋電部和第一饋電窗口，所述第一饋電窗口位于所述第一諧振腔的側壁上，所述第一饋電部為所述第一波導上的波導段，所述第一饋電部通過所述第一饋電窗口與所述第一諧振腔相連；所述第二波導還包括相互連通的第二饋電部和第二饋電窗口，所述第二饋電窗口位于所述第二諧振腔的側壁上，所述第二饋電部為所述第二波導上的波導段，所述第二饋電部通過所述第二饋電窗口與所 述第二諧振腔相連。
[0016]結合第一方面的第六種可能的實現方式，在第七種可能的實現方式中，所述第一饋電窗口與所述第二饋電窗口平行，所述第一諧振腔的圓心與所述第二諧振腔的圓心的連線與垂直于所述第一饋電窗口的方向的夾角為α，90°≤α≤45°。
[0017]結合第一方面的第七種可能的實現方式，在第八種可能的實現方式中，所述第一饋電部和所述第二饋電部的寬度大于截止頻率對應的寬度。
[0018]本發(fā)明實施例提供的波導濾波器，由于第一波導和第二波導通過金屬隔離層隔開，第一波導形成第一諧振腔，第二波導形成第二諧振腔，第一諧振腔和第二諧振腔相互重疊且在重疊區(qū)域的金屬隔離層上設有耦合槽，因此上下設置的第一諧振腔與第二諧振腔便通過開設在二者重疊區(qū)域的耦合槽耦合相連，同時第一波導和第二波導也就通過該耦合槽實現了轉接并形成波導濾波器，在轉接過程中沒有增加其它過渡結構，電路結構相對簡單，電路損耗低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本發(fā)明實施例提供的波導濾波器的結構示意圖；
[0021]圖2為圖1所示第一波導的結構示意圖；
[0022]圖3為圖1所示第二波導的結構示意圖；
[0023]圖4為本發(fā)明實施例提供的波導濾波器的另一結構示意圖；
[0024]圖5為圖1所示的波導濾波器的俯視圖。
【具體實施方式】
[0025]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0026]如圖1和圖4所示，本發(fā)明實施例提供了一種波導濾波器，該波導濾波器包括上層的第一波導I和下層的第二波導2，第一波導I和第二波導2通過金屬隔離層隔開，第一波導I形成第一諧振腔11，第二波導2形成第二諧振腔21，第一諧振腔11和第二諧振腔21相互重疊且在重疊區(qū)域M的金屬隔離層上設有耦合槽3。
[0027]本發(fā)明實施例提供的波導濾波器，由于第一波導I和第二波導2通過金屬隔離層隔開，第一波導I形成第一諧振腔11，第二波導2形成第二諧振腔21，第一諧振腔11和第二諧振腔21相互重疊且在重疊區(qū)域M的金屬隔離層上設有耦合槽3，因此上下設置的第一諧振腔11與第二諧振腔21便通過開設在二者重疊區(qū)域的耦合槽3耦合相連同時第一波導I和第二波導2也就通過該耦合槽3實現了轉接，在轉接過程中沒有增加其它過渡結構，電路結構相對簡單，電路損耗低。
[0028]可以理解的是，上述實施例中也可以為第一波導在下層，第二波導在上層，而且第一波導和第二波導可以通過螺栓或導電膠等方式實現機械固定。
[0029]另外針對上述實施例還需要說明的是，第一諧振腔與第二諧振腔的位置關系決定了重疊區(qū)域的形態(tài)，其中第一諧振腔與第二諧振腔存在以下位置關系:
[0030]A、完全重合，即第一諧振腔和第二諧振腔大小和形狀完全相同，從上向下看完全重合，此時重疊區(qū)域為第一諧振腔或第二諧振腔所覆蓋的區(qū)域，這一般適用于第一波導和第二波導為同類型的波導。
[0031]B、相互交叉，即如圖1所示，第一諧振腔11和第二諧振腔21交叉重疊，重疊區(qū)域即為第一諧振腔11與第二諧振腔21同時覆蓋的區(qū)域M，這對第一波導和第二波導為同類型波導或不同類型波導均可。
[0032]具體第一諧振腔和第二諧振腔的形狀、大小以及位置關系需要通過仿真軟件獲得的仿真結果確定，仿真時所依賴的條件包括該濾波器的工作模式(例如主模模式或雙模模式)，允許通過的電磁波的頻率范圍以及第一諧振腔與第二諧振腔的耦合系數等。
[0033]優(yōu)選的，所述第一諧振腔和所述第二諧振腔均為圓形。這樣可以使該濾波器工作在TMllO模式(TM110是諧振腔諧振模式的一種，在圓波導諧振腔中，其表示高次模的電磁場分布情況)。[0034]優(yōu)選的，如圖5所示，耦合槽3設在所述重疊區(qū)域的中心位置，且耦合槽3的延伸方向與第一諧振腔11的圓心01和第二諧振腔21的圓心02的連線垂直。這是因為越靠近重疊區(qū)域的中心位置，濾波器的耦合系數越大，濾波器的諧振腔之間的能量耦合越大。在實際設計中，需要用仿真軟件優(yōu)化耦合槽的大小和位置，以達到理論上需要的耦合系數。同樣，耦合槽3的延伸方向與第一諧振腔11的圓心01和第二諧振腔21的圓心02的連線垂直更有利于兩個波導間能量的耦合傳輸及耦合系數的確定。
[0035]如圖1-圖5所示，第一波導I還包括相互連通的第一饋電部12和第一饋電窗口13，第一饋電窗口 13在第一諧振腔11的側壁上，第一饋電部12為第一波導I上的第一波導段，第一饋電部12通過第一饋電窗口 13與第一諧振腔11相連；第二波導2還包括相互連通的第二饋電部22和第二饋電窗口 23，第二饋電窗口 23設在第二諧振腔21的側壁上，第二饋電部22為設在第二波導2上的第二波導段，第二饋電部22通過第二饋電窗口 23與第二諧振腔21相連。這樣該濾波器可以從第一饋電部或第二饋電部饋電，當從第一饋電部饋電時，電磁波經過第一饋電窗口、第一諧振腔、第二諧振腔，最后經第二饋電窗口從第二饋電部輸出。當從第二饋電部饋電時，電磁波經過第二饋電窗口、第二諧振腔、第一諧振腔，最后經第一饋電窗口從第一饋電部輸出。當然本發(fā)明并不局限于此，也可以將第一饋電窗口設置在第一諧振腔的上表面，將第二饋電窗口設置在第二諧振腔的下表面，這樣可以從濾波器的上部或底部饋電。
[0036]其中，上述實施例中的第一饋電部和第二饋電部的寬度優(yōu)選大于截止頻率對應的寬度，以保證濾波的純凈性。
[0037]優(yōu)選的，第一饋電窗口與第二饋電窗口平行，第一諧振腔的圓心與第二諧振腔的圓心的連線與垂直于第一饋電窗口的方向的夾角為α，90°≥α≥45°。這樣有利于激勵雙模，使濾波器工作在雙模模式。當第一諧振腔與第二諧振腔為完全重合的關系時，圓心01與圓心02重合，此時就需要相應調節(jié)第一饋電窗口與第二饋電窗口的位置關系來激勵雙模。
[0038]另外，由于基于金屬波導的濾波器和基于基片集成波導的濾波器通常具有高Q值(Quality factor品質因數)、低損耗、選擇性較好等優(yōu)點。而且基于基片集成波導的濾波器還具有平面電路的易集成、制作方便等優(yōu)點，非常適合微波毫米波集成電路的設計和大批量生產。因此上述實施例中的所述第一波導可以為基片集成波導或金屬波導，所述第二波導也可以為基片集成波導或金屬波導。具體組合轉接形式為:
[0039]一、第一波導為基片集成波導，第二波導為金屬波導時，二者在轉接后形成圖1所示的波導濾波器。
[0040]此時第一波導優(yōu)選為圖2所示的基片集成波導，它包括介質基片10和覆蓋在介質基片10上表面的第一金屬層IOa和覆蓋在介質基片10下表面的第二金屬層IOb,且在介質基片10中設有貫通第一金屬層10a、介質基片10和第二金屬層IOb的多個金屬化通孔10c，介質基片10、金屬化通孔IOc和第一金屬層10a、第二金屬層IOb形成第一諧振腔11。第二波導優(yōu)選為圖3所示的上部鏤空的金屬波導，第二金屬層IOb和所述第二波導內部的腔體形成第二諧振腔21。其中，金屬化通孔IOc可以利用普通印制電路板(PCB,Print CircuitPanel)工藝制作。
[0041]本實施例中第一波導和第二波導在轉接時的具體轉接方法可以為:[0042]首先，將中空的金屬波導上表面的金屬層去掉(也可以像如圖3所示那樣直接將金屬波導加工成上部鏤空的結構)，并在基片集成波導下表面的第二金屬層IOb上的相應位置開設耦合槽3 (耦合槽可以利用普通印制電路板工藝制作)。
[0043]然后，將基片集成波導疊放在金屬波導上并使二者緊密貼合。
[0044]最后，通過螺栓或導電膠等方式將第一波導和第二波導機械固定。
[0045]組合后的結果是:上層的基片集成波導和下層的金屬波導通過第二金屬層10b，即金屬隔離層隔開，并且第一諧振腔和第二諧振腔通過耦合槽耦合相連。這樣基片集成波導和金屬波導通過耦合槽實現轉接形成如圖1所示的波導濾波器，同時實現了不同類型波導間的轉接，轉接結構簡單。
[0046]二、第一波導和第二波導均為基片集成波導時，二者在轉接后形成如圖4所示的波導濾波器。
[0047]此時，所述第一波導I包括第一介質基片10，在所述第一介質基片10的上表面覆蓋有第一金屬層101,在所述第一介質基片10的下表面覆蓋有第二金屬層102,且在所述第一介質基片10中設有貫通所述第一金屬層101、所述第一介質基片10和所述第二金屬層102的多個第一金屬化通孔103，所述第一介質基片10、所述多個第一金屬化通孔103、所述第一金屬層101和所述第二金屬層102形成所述第一諧振腔11。
[0048]所述第二波導2包括第二介質基片20，在所述第二介質基片20的上表面覆蓋有第三金屬層201，在所述第二介質基片20的下表面覆蓋有第四金屬層202，且在所述第二介質基片20中設有貫通所述第三金屬層201、所述第二介質基片20和所述第四金屬層202的多個第二金屬化通孔203，所述第二介質基片20、所述多個第二金屬化通孔203、所述第三金屬層201和所述第四金屬202層形成所述第二諧振腔21。
[0049]這樣所述金屬隔離層為所述第二金屬層102和所述第三金屬層201。
[0050]第一波導和第二波導的具體轉接方法為:
[0051]首先，在第一波導I下表面的第二金屬層102與第二波導2上表面的第三金屬層201上的相應位置開設耦合槽3，該耦合槽是貫通第二金屬層102和第三金屬層201的。
[0052]然后，將兩個基片集成波導疊放在一起并緊密貼合。
[0053]最后，通過螺栓或導電膠等方式將兩個基片集成波導機械固定。
[0054]組合后的結果是:第一波導和第二波導通過第一波導下表面的第二金屬層和第二波導上表面的第三金屬層隔開，且第一諧振腔和第二諧振腔通過耦合槽耦合相連。這樣第一波導和第二波導便通過該耦合槽實現轉接形成如圖4所示的波導濾波器，實現了相同類型波導間的轉接，轉接結構簡單。
[0055]三、第一波導和第二波導均為金屬波導時的轉接結構。
[0056]此時，所述第一波導為中空的金屬波導，其內部的腔體形成所述第一諧振腔；所述第二波導為上部鏤空的金屬波導，所述第一波導下表面的金屬層和所述第二波導內部的腔體形成所述第二諧振腔；所述金屬隔離層為所述第一波導下表面的金屬層。
[0057]第一波導和第二波導的具體轉接方法為:
[0058]首先將中空的金屬波導上表面的金屬層去掉(或者在制作時直接將金屬波導加工成上部鏤空結構)，獲得第二波導；并在第一波導(即中空的金屬波導)下表面的金屬層上的相應位置開設耦合槽。[0059]然后將兩個金屬波導疊放在一起并緊密貼合。
[0060]最后通過螺栓或導電膠等方式將兩個金屬波導機械固定。則第一諧振腔和第二諧振腔通過一層金屬層隔開并通過開設在該金屬層上的耦合槽耦合相連。這樣第一波導和第二波導便通過該耦合槽實現轉接形成波導濾波器，實現了相同類型波導間的轉接，轉接結構簡單。
[0061]四、第一波導為金屬波導、第二波導為基片集成波導時的轉接結構。該轉接結構和第一波導為基片集成波導，第二波導為金屬波導的轉接結構類似，其不同之處在于將第一諧振腔為下部鏤空的金屬波導。
[0062]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種波導濾波器,其特征在于,包括上層的第一波導和下層的第二波導,第一波導和第二波導通過金屬隔離層隔開，所述第一波導形成第一諧振腔，所述第二波導形成第二諧振腔，所述第一諧振腔和所述第二諧振腔相互重疊且在重疊區(qū)域的金屬隔離層上設有耦合槽。
2.根據權利要求1所述的波導濾波器，其特征在于， 所述第一波導包括介質基片，在所述介質基片的上表面覆蓋有第一金屬層，在所述介質基片的下表面覆蓋有第二金屬層，且在所述介質基片中設有貫通所述第一金屬層、所述介質基片和所述第二金屬層的多個金屬化通孔，所述介質基片、所述多個金屬化通孔、所述第一金屬層和所述第二金屬層形成所述第一諧振腔； 所述第二波導為上部鏤空的金屬波導，所述第二金屬層和所述第二波導內部的腔體形成所述第二諧振腔； 所述金屬隔離層為所述第二金屬層。
3.根據權利要求1所述的波導濾波器，其特征在于， 所述第一波導包括第一介質基片，在所述第一介質基片的上表面覆蓋有第一金屬層，在所述第一介質基片的下表面覆蓋有第二金屬層，且在所述第一介質基片中設有貫通所述第一金屬層、所述第一介質基片和所述第二金屬層的多個第一金屬化通孔，所述第一介質基片、所述多個第一金屬化通孔、所述第一金屬層和所述第二金屬層形成所述第一諧振腔； 所述第二波導包括第二介質基片，在所述第二介質基片的上表面覆蓋有第三金屬層，在所述第二介質基片的下表面覆蓋有第四金屬層，且在所述第二介質基片中設有貫通所述第三金屬層、所述第二介質基片和所述第四金屬層的多個第二金屬化通孔，所述第二介質基片、所述多個第二金屬化通孔、所述第三金屬層和所述第四金屬層形成所述第二諧振腔； 所述金屬隔離層為所述第二金屬層和所述第三金屬層。
4.根據權利要求1所述的波導濾波器，其特征在于， 所述第一波導為中空的金屬波導，其內部的腔體形成所述第一諧振腔； 所述第二波導為上部鏤空的金屬波導，所述第一波導下表面的金屬層和所述第二波導內部的腔體形成所述第二諧振腔； 所述金屬隔離層為所述第一波導下表面的金屬層。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的波導濾波器，其特征在于，所述第一諧振腔和所述第二諧振腔均為圓形。
6.根據權利要求5所述的波導濾波器，其特征在于，所述耦合槽位于所述重疊區(qū)域的中心位置，且所述耦合槽的延伸方向與所述第一諧振腔的圓心和所述第二諧振腔的圓心的連線垂直。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的波導濾波器，其特征在于，所述第一波導還包括相互連通的第一饋電部和第一饋電窗口，所述第一饋電窗口位于所述第一諧振腔的側壁上，所述第一饋電部為所述第一波導上的波導段，所述第一饋電部通過所述第一饋電窗口與所述第一諧振腔相連；所述第二波導還包括相互連通的第二饋電部和第二饋電窗口，所述第二饋電窗口位于所述第二諧振腔的側壁上，所述第二饋電部為所述第二波導上的波導段，所述第二饋電部通過所述第二饋電窗口與所述第二諧振腔相連。
8.根據權利要求7所述的波導濾波器，其特征在于，所述第一饋電窗口與所述第二饋電窗口平行，所述第一諧振腔的圓心與所述第二諧振腔的圓心的連線與垂直于所述第一饋電窗口的方向的夾角為α，90°≥α≥45°。
9.根據權利要求8所述的波導濾波器，其特征在于，所述第一饋電部和所述第二饋電部的寬度大于截止頻率對應的寬度。
【文檔編號】H01P1/208GK103534869SQ201380000236
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年4月15日 優(yōu)先權日:2013年4月15日
【發(fā)明者】程鈺間, 張傳安, 陳一 申請人:華為技術有限公司