一種可變通帶數(shù)基片集成波導(dǎo)電調(diào)諧振單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及微波電路技術(shù)，特別是通帶數(shù)目可變的基片集成波導(dǎo)(SubstrateIntegrated Waveguide, SIff)電調(diào)諧振單元。
技術(shù)背景
[0002]隨著電子通信技術(shù)的發(fā)展，高集成度和多通帶器件在實際工程中扮演了越來越重要的角色，多通帶和通帶可調(diào)的器件是元器件研宄的一個重要方向。SIW濾波器具有選頻特性好、插損小、工作頻率高、易于集成、成本低等優(yōu)點，是近年來研宄的重點和熱點，國內(nèi)外已經(jīng)對此做了大量理論研宄并進行了工程應(yīng)用。單個SIW諧振腔可以構(gòu)成一個諧振單元，能諧振在預(yù)定的工作頻率，但工作帶寬和帶外抑制不足。實用的Siw濾波器一般由多個諧振單元通過級聯(lián)耦合的方式實現(xiàn)，可以得到較寬的工作頻帶和較大的帶外抑制。從某種意義上說，研宄新型的SIW諧振單元是設(shè)計SIW濾波器的基礎(chǔ)和重難點。
[0003]在相關(guān)的文獻報道中，為了得到單通帶和多通帶效應(yīng)，科研工作者提出了多種結(jié)構(gòu)形式的Siw諧振器?；趯掃呌H合的互補開環(huán)諧振器(complementarysplit-ring resonator，CSRR)加載法，參考文獻 Liwen Huang, Ian D.Robertson, WeiweiWu,Naichang Yuan, “Substrate integrated waveguide filters withbroadside-coupled complementary split ring resonators,，，IET Microw.AntennasPropag., vol.7, n0.10, pp.795 - 801, Jul.2013 ;另一篇文獻也采用 CSRR 加載法，通過在印制板上刻蝕不同形狀和大小的圖案而產(chǎn)生不同的諧振頻率，形成多通帶效應(yīng)，參考文獻 Y.Dong, C.-T.M.Wu, T.1toh, “Miniaturised mult1-band substrate integratedwaveguide filters using complementary split-ring resonators,，，IET Microw.Antennas Propag., vol.6, n0.6, pp.611 - 620, Apr.2012 ；在 SIW 的側(cè)壁加入一個諧振腔，利用一腔多模原理，實現(xiàn)多通帶特性，參考文獻Xiao-Ping Chen, Ke ffu, andZhao-Long Li, “Dual-band and triple-band substrate integrated waveguidefilters with chebyshev and quas1-elliptic responses,，，IEEE Trans.Microw.TheoryTech., vol.55, n0.12, Dec.2007。
[0004]但對于一個確定的諧振器，只能實現(xiàn)單個或多個諧振頻率，兩種情況不能相互切換。在目前報道的文獻中，尚未看到諧振通帶數(shù)目可自由切換的電調(diào)諧振器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述存在問題或不足，本發(fā)明提出了一種可變通帶數(shù)的基片集成波導(dǎo)電調(diào)諧振單元，包括:輸入端50Ω特性阻抗的微帶線經(jīng)過一段阻抗?jié)u變線，轉(zhuǎn)至共面波導(dǎo)和基片集成波導(dǎo)SIW本體，其特征在于:
[0006]基片集成波導(dǎo)本體沿共面波導(dǎo)的中心導(dǎo)帶方向呈軸對稱，其單側(cè)形狀為十字架形，使得整個SIW本體形成6個矩形凸出部，在6個矩形凸出部內(nèi)側(cè)無通孔的邊均加工一排非金屬化圓形通孔，共計六排，使得六排非金屬化圓形通孔與共面波導(dǎo)的中心導(dǎo)帶和基片集成波導(dǎo)本體的外圍金屬化通孔將基片集成波導(dǎo)本體劃分為八個矩形腔體，按大小分為兩個大腔體，兩個中等腔體和四個小腔體。
[0007]基片集成波導(dǎo)本體的單側(cè)結(jié)構(gòu)為:一個中等腔體居中，兩個小腔體置于前后方向，一個大腔體置于中等腔體的側(cè)面方向；并且在大腔體的印制板上沿電磁波傳播方向開兩條槽線；1為大腔體沿電磁波傳播方向的長度與中等腔體沿電磁波傳播方向的長度相同，1工為外側(cè)槽線的長度，I2為內(nèi)側(cè)槽線的長度，I 3為小腔體沿電磁波傳播方向的長度，W 外側(cè)槽線到大腔體的平行外邊沿距離，W2為內(nèi)側(cè)槽線到大腔體的平行外邊沿距離，W3為大腔體另一邊的長度，W4S小腔體另一邊的長度，W 5為中等腔體另一邊的長度，W。為外側(cè)和內(nèi)側(cè)槽線的寬度，Ag為電磁波在基片集成波導(dǎo)中的導(dǎo)波波長。
[0008]其中，λ/2< K 2Ag，1/2 彡 I1^ 41/5，1/2 ( I 41/5，1/5 ( I 1/2，
w3/4 W1^ w w J2, I W3^; 21，w 3/3 w4^: w 5^Ξ w 3°
[0009]上述非金屬化圓形通孔均內(nèi)埋PIN(positive intrinsic negative) 二極管，其負極就近接地(Ground，GND)，正極與一個固定容值無極性電容Cl連接，電容Cl的另一端就近接地；PIN 二極管的正極用導(dǎo)線接出后，分別與扼流電感LI和電阻Rl串聯(lián)，同時還需要與濾波電容C2并聯(lián)接地。
[0010]對于PIN 二極管來說，其正向?qū)娮铇O小，電壓反偏時阻抗極大。
[0011]本發(fā)明的工作原理是:利用外部控制電壓改變PIN 二極管陣列的工作狀態(tài)(正向?qū)ɑ蛘叻聪蚪刂?，不同的工作狀態(tài)將電磁場約束在不同大小的物理尺寸腔體中，改變腔體的大小和位置，就能使基片集成波導(dǎo)諧振在預(yù)定的頻率。腔體尺寸最大時，由于一腔多模原理，會出現(xiàn)兩個諧振頻率；腔體尺寸最小時，會出現(xiàn)一個較高的諧振頻率；腔體尺寸橫向擴大一定范圍時，會出現(xiàn)一個較低的諧振頻率。槽線的作用是抑制高次模式，減小諧振單元面積。
[0012]本發(fā)明的有益結(jié)果是:結(jié)構(gòu)簡單，方便實現(xiàn)在基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，諧振頻率的數(shù)量可變且能自由切換諧振峰。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明實施例的基片集成波導(dǎo)電調(diào)諧振單元的部分俯視圖；
[0014]圖2是本發(fā)明實施例中諧振單元局部俯視圖；
[0015]圖3是本發(fā)明實施例的單個PIN二極管安裝側(cè)面示意圖；
[0016]圖4是本發(fā)明實施例的PIN 二極管不同狀態(tài)傳輸參數(shù)；
[0017]圖5是本發(fā)明實施例的PIN二極管不同狀態(tài)反射系數(shù)；
[0018]附圖標記:金屬化過孔-1、大腔體部分_2、橫向非金屬化過孔陣列-3、縱向非金屬化過孔陣列_4、外側(cè)槽線-5、內(nèi)側(cè)槽線_6、小腔體部分-7、中等腔體部分_8、共面波導(dǎo)部分-9、微帶線-10、阻抗?jié)u變線-11。
【具體實施方式】
[0019]一種基于PIN 二極管內(nèi)埋的可變通帶數(shù)基片集成波導(dǎo)電調(diào)諧振單元實現(xiàn)在RT/Duroid 4350的介質(zhì)基片，該基片相對介電常數(shù)為3.48，損耗角正切為0.004，厚度為0.76mm。整個諧振單元外圍是金屬化通孔，內(nèi)部加工了六排非金屬化通孔，這六排非金屬化通孔和共面波