一種基于基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的新型濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的新型濾波器，首先利用在印刷電路板上直接打孔技術(shù)實(shí)現(xiàn)非輻射介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，然后在此波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上采用不均勻階梯阻抗結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波，且該階梯阻抗結(jié)構(gòu)也是通過在基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)上打孔方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能良好，易于加工，與基于傳統(tǒng)非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的濾波器相比，結(jié)構(gòu)更具平面穩(wěn)定性，更易于與平面結(jié)構(gòu)的電路集成，在微波毫米波集成電路系統(tǒng)中具有可觀的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
一種基于基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的新型濾波器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的新型濾波器，屬于微波【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著微波頻段向高頻段特別是毫米波頻譜波段發(fā)展，非輻射介質(zhì)波導(dǎo)以其在結(jié)構(gòu)彎曲和不連續(xù)處的低輻射損耗特性成為毫米波頻段電路設(shè)計(jì)中的重要元件。但是，傳統(tǒng)非輻射介質(zhì)波導(dǎo)由于其結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，加工難度大，不易與平面電路集成，這極大限制了傳統(tǒng)非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的發(fā)展與應(yīng)用。
[0003]基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的提出，解決了傳統(tǒng)非輻射介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的難題，該結(jié)構(gòu)是通過在介質(zhì)基片上打孔實(shí)現(xiàn)非輻射介質(zhì)波導(dǎo)。盡管這種類型的基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)解決了加工難以定位的問題，但它和經(jīng)典的非輻射介質(zhì)波導(dǎo)一樣，需要用兩片金屬板進(jìn)行覆蓋，加工仍然繁瑣，依舊是立體電路。
[0004]基于此，直接在印刷電路板或金屬覆蓋的介質(zhì)上打孔實(shí)現(xiàn)基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)技術(shù)被提了出來(lái)。該技術(shù)利用印刷電路板或金屬覆蓋的介質(zhì)替代之前提出的基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的介質(zhì)部分，無(wú)需另外的金屬板進(jìn)行覆蓋。通過直接在印刷電路板或金屬覆蓋的介質(zhì)上兩側(cè)打孔，能夠有效降低兩側(cè)的有效介電常數(shù)，從而可以形成一條介質(zhì)通帶傳輸電磁波，通過仔細(xì)選擇打孔的排列方式和幾何尺寸，可以有效抑制開孔處的輻射。該結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的制作過程，對(duì)毫米波混合集成系統(tǒng)的發(fā)展具有十分重要的指導(dǎo)意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的新型濾波器，采用直接在印刷電路板上打孔來(lái)實(shí)現(xiàn)基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，再在此波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上打孔實(shí)現(xiàn)不均勻階梯阻抗結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波，填補(bǔ)直接在印刷電路板上實(shí)現(xiàn)的基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)微波元器件的空白，擴(kuò)大非輻射介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代微波毫米波電路集成中的應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
本發(fā)明提供一種基于基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的新型濾波器，包括印刷電路板。在所述印刷電路板上，沿長(zhǎng)邊方向距離對(duì)折線Wtl范圍以外的區(qū)域，對(duì)稱設(shè)置第一通氣孔；在距離沿長(zhǎng)邊方向?qū)φ劬€…至^范圍以內(nèi)的區(qū)域，對(duì)稱設(shè)置第二通氣孔，其中，沿窄邊方向?qū)φ劬€上，距離對(duì)折線W1范圍外分別設(shè)置兩排第二通氣孔；距離兩排第二通氣孔延長(zhǎng)線方向W3范圍外，再分別設(shè)置一排第二通氣孔；所述Wtl的取值為0.025 λ到0.75 λ ,W1的取值為0.05mm到5mm ,W2的取值為0.1 W0到0.5 W07W3的取值為0.1mm到10臟，其中，λ為電磁波波長(zhǎng)。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述印刷電路板的厚度為0.2 λ至0.5 λ。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述第一通氣孔為正方形，其邊長(zhǎng)為0.1mm到5mm,相鄰孔間距為0.25mm到1mm。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述第二通氣孔為正方形，其邊長(zhǎng)為0.1mm到3mm,相鄰孔間距為0.2mm到1mm。
[0010]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的濾波器采用直接在印刷電路板上打孔實(shí)現(xiàn)的基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)制作，簡(jiǎn)化了非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的制作工藝，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；濾波器由單一印刷電路板打孔實(shí)現(xiàn)，工藝簡(jiǎn)單、靈活，由于其結(jié)構(gòu)的整體性，易于和平面電路結(jié)構(gòu)混合集成，填補(bǔ)了利用基于印刷電路板的基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)設(shè)計(jì)微波元器件的空白，具有極其優(yōu)越的微波毫米波集成電路系統(tǒng)應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是濾波器整體結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0012]其中，I是印刷電路板，2是第一通氣孔，3是第二通氣孔。
[0013]圖2是濾波器的S參數(shù)仿真性能圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0015]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解的是，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說(shuō)明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無(wú)線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。
[0016]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來(lái)解釋。
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
如圖1所示，本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種基于基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的新型濾波器的整體結(jié)構(gòu)為:印刷電路板1、印刷電路板I上設(shè)置的第一通氣孔2、印刷電路板上設(shè)置的第二通氣孔
3。在所述印刷電路板I上，沿長(zhǎng)邊方向距離對(duì)折線Wtl范圍以外的區(qū)域，對(duì)稱設(shè)置第一通氣孔2 ;在距離沿長(zhǎng)邊方向?qū)φ劬€Wtl至W2范圍以內(nèi)的區(qū)域，對(duì)稱設(shè)置第二通氣孔3，其中，沿窄邊方向?qū)φ劬€上，距離對(duì)折線W1范圍外分別設(shè)置兩排第二通氣孔3;距離兩排第二通氣孔3延長(zhǎng)線方向W3范圍外，再分別設(shè)置一排第二通氣孔3。
[0018]從電路功能上看，本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種基于基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的新型濾波器。首先，在所述印刷電路板I上，沿長(zhǎng)邊方向距離對(duì)折線Wtl范圍以外的區(qū)域，對(duì)稱設(shè)置第一通氣孔2，實(shí)現(xiàn)了非輻射介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；然后，在距離沿長(zhǎng)邊方向?qū)φ劬€Wtl至W2范圍以內(nèi)的區(qū)域，設(shè)置第二通氣孔3，實(shí)現(xiàn)了不均勻階梯阻抗結(jié)構(gòu)；由此，通過在印刷電路板I上設(shè)置通氣孔來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波功能。
[0019]其中，所述W。的取值為0.025 λ到0.75 λ ,W1的取值為0.05mm到5mm ,W2的取值為0.1 W。到0.5 W0, W3的取值為0.1mm到10臟，其中，λ為電磁波波長(zhǎng)。
[0020]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步闡述:
本實(shí)施例的濾波器的具體參數(shù)設(shè)置為:印刷電路板厚度為3.175mm、相對(duì)介電常數(shù)為
6.15 ;第一通氣孔的邊長(zhǎng)為2.45mm，第二通氣孔的邊長(zhǎng)為1.1mm Jtl的取值為3.705mm，WjPW3的取值均為1.75mm, W2的取值為0.505mm。
[0021]圖2為利用三維電磁仿真軟件實(shí)現(xiàn)的濾波器S參數(shù)仿真性能圖，其中，Sll表征反射系數(shù)，S21表征傳輸系數(shù)。從圖中可以看出，本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的濾波器的中心頻率為22.7GHz，3dB帶寬為885MHz，相對(duì)帶寬為1.9%。在通帶內(nèi)，該濾波器的反射系數(shù)Sll小于-17dB，傳輸系數(shù)S21大于-3dB。該仿真結(jié)果表明這種新型的基于印刷電路板的基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，通過引入精心設(shè)計(jì)的不連續(xù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)特定的電性能，最終實(shí)現(xiàn)了帶通濾波器的功能，其結(jié)構(gòu)的平面穩(wěn)定性亦使得其與平面結(jié)構(gòu)電路的集成變得有效且方便，與傳統(tǒng)的基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的濾波器相比較而言，本發(fā)明中采用印刷電路板代替原本的介質(zhì)，整體結(jié)構(gòu)只包括一塊印刷電路板及過孔，不需要金屬板覆蓋，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)方便，工藝容易實(shí)現(xiàn)。由此可見，該濾波器在毫米波集成電路中有著極其可觀的應(yīng)用前景。
[0022]以上所述，僅為本發(fā)明中的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的新型濾波器，包括印刷電路板，其特征在于， 在所述印刷電路板上，沿長(zhǎng)邊方向距離對(duì)折線Wtl范圍以外的區(qū)域，對(duì)稱設(shè)置第一通氣孔； 在距離沿長(zhǎng)邊方向?qū)φ劬€Wtl至W2范圍以內(nèi)的區(qū)域，對(duì)稱設(shè)置第二通氣孔，其中，沿窄邊方向?qū)φ劬€上，距離對(duì)折線W1范圍外分別設(shè)置兩排第二通氣孔；距離兩排第二通氣孔延長(zhǎng)線方向W3范圍外，再分別設(shè)置一排第二通氣孔； 所述W。的取值為0.025 λ到0.75 λ，W1的取值為0.05mm到5mm，W2的取值為0.1 W0到0.5 W0, W3的取值為0.1mm到10臟，其中，λ為電磁波波長(zhǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的新型濾波器，其特征在于，所述印刷電路板的厚度為0.2 λ至0.5入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的新型濾波器，其特征在于，所述第一通氣孔為正方形，其邊長(zhǎng)為0.1mm到5mm,相鄰孔間距為0.25mm到1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于基片集成非輻射介質(zhì)波導(dǎo)的新型濾波器，其特征在于，所述第二通氣孔為正方形，其邊長(zhǎng)為0.1mm到3mm,相鄰孔間距為0.2mm到1mm。
【文檔編號(hào)】H01P1/20GK104134835SQ201410372854
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】許鋒, 李芊 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)