一種可調(diào)諧基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可調(diào)諧基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔濾波器，屬于毫米波技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代微波毫米波電路系統(tǒng)的高速發(fā)展，其功能越來越復(fù)雜、電性能指標(biāo)要求 越來越高，同時(shí)要求其體積越來越小、重量越來越輕；整個(gè)系統(tǒng)迅速向小型化、輕量化、高可 靠性、多功能性和低成本方向發(fā)展。低成本、高性能、高成品率的微波毫米波技術(shù)對(duì)于開發(fā) 商業(yè)化的低成本微波毫米波寬帶系統(tǒng)非常關(guān)鍵。因此，迫切需要發(fā)展新的微波毫米波集成 技術(shù)?；刹▽?dǎo)（Substrate Integrated Waveguide，SIW)是一種立體的周期性結(jié)構(gòu)， 它能夠集成工藝制作，通過金屬通孔或者空氣過孔限制向外輻射的電磁波，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng) 矩形金屬波導(dǎo)或者非輻射介質(zhì)波導(dǎo)。
[0003] 高品質(zhì)因數(shù)諧振器是許多有源和無源電路的優(yōu)越性能的一個(gè)典型指標(biāo)?？偹?知，SIW在平面微波器件中具有較高品質(zhì)因素。SIW技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于許多微波器件，用SIW 實(shí)現(xiàn)的器件保持了傳統(tǒng)的金屬波導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)：1、低損耗和高品質(zhì)因素；2、永久電隔離；3、大 功率處理能力4、與其他各種有源和無源電路的高集成性。
[0004] 對(duì)頻譜的動(dòng)態(tài)管理的重要需求是公認(rèn)的，軟件無線電增加了對(duì)射頻/微波器件處 理不同頻段的需求。微波濾波器成為設(shè)計(jì)上述系統(tǒng)的主要制約因素，需要能覆蓋更多的頻 段。這就需要能夠使SIW濾波器可調(diào)諧，具有更高的調(diào)諧范圍，同時(shí)保持高的品質(zhì)因素?，F(xiàn) 有的調(diào)諧方法主要有：變?nèi)荻O管邊帶耦合的電調(diào)諧，通過PN二極管或者變?nèi)荻O管對(duì)過 孔的擾動(dòng)的電調(diào)諧，在鐵氧基輔助下的電調(diào)諧，以及對(duì)工控的機(jī)械調(diào)諧?；跈C(jī)械調(diào)諧的現(xiàn) 有技術(shù)雖然線性度比較好，工藝復(fù)雜，制作難度較大，同時(shí)調(diào)諧范圍比較窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種可調(diào)諧基片集成波 導(dǎo)圓形諧振腔濾波器，工藝簡單，在實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧頻率的同時(shí)，具有調(diào)諧頻率可預(yù)測的特性； 解決了現(xiàn)有的工藝復(fù)雜、制作難度較大、調(diào)諧范圍比較窄的缺陷。
[0006] 技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0007] -種可調(diào)諧基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔濾波器，該濾波器采用對(duì)稱的圓形SIW諧振 腔結(jié)構(gòu)作為基本單元，圓形SIW諧振腔結(jié)構(gòu)包中間介質(zhì)基片，在中間介質(zhì)基片的上表面設(shè) 置有頂層金屬層，在中間介質(zhì)基片的下表面設(shè)置有底層金屬層，沿圓周方向在中間介質(zhì)基 片上設(shè)置有周期排布的金屬化通孔，金屬化通孔電連接頂層金屬層和底層金屬層；其特征 在于：圓形SIW諧振腔結(jié)構(gòu)的中間介質(zhì)基片上還設(shè)置有一個(gè)空氣槽，空氣槽貫通頂層金屬 層、中間介質(zhì)基片和底層金屬層，空氣槽在中間介質(zhì)基片的半徑方向上，空氣槽一端位于中 間介質(zhì)基片的圓心位置，空氣槽的另一端不超過金屬化通孔；在空氣槽內(nèi)設(shè)置一個(gè)可沿中 間介質(zhì)基片的半徑方向移動(dòng)的金屬柱，空氣槽和金屬柱共同構(gòu)成調(diào)諧單元，通過調(diào)節(jié)金屬 柱與中間介質(zhì)基片的圓心距離調(diào)節(jié)圓形SIW諧振腔結(jié)構(gòu)的主模諧振頻率；圓形SIW諧振腔 結(jié)構(gòu)的輸入輸出采用微帶線-共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，圓形SIW諧振腔結(jié)構(gòu)的輸入輸出端阻抗首先 匹配到50 Ω，然后再用50 Ω微帶線連接外部器件。
[0008] 上述圓形SIW諧振腔結(jié)構(gòu)，理論上設(shè)計(jì)空氣槽僅貫通中間介質(zhì)基片，空氣槽上方 保留頂層金屬層，下方保留底層金屬層，以避免信號(hào)泄露；但是考慮到方便調(diào)節(jié)金屬柱，在 此設(shè)計(jì)空氣槽同時(shí)貫通頂層金屬層、中間介質(zhì)基片和底層金屬層，但是在實(shí)際使用過程中， 調(diào)節(jié)完成金屬柱的位置后，在空氣槽的的上方和下方覆蓋金屬片，以避免信號(hào)泄露。
[0009] 上述圓形SIW諧振腔結(jié)構(gòu)，在中間介質(zhì)基片上加載周期性的金屬化通孔，能夠?qū)?電磁場包圍在金屬化通孔圍成的腔體的中間介質(zhì)基片中，形成類似波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)；上述調(diào)諧 單元由空氣槽和金屬柱共同構(gòu)成，金屬柱與中間介質(zhì)基片的圓心距離決定了圓形SIW諧振 腔結(jié)構(gòu)的主模諧振頻率，主模諧振頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)，并且金屬柱與中間介質(zhì)基片的圓心 距離與模諧振頻率形成一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。
[0010] 優(yōu)選的，圓形SIW諧振腔結(jié)構(gòu)的輸入輸出微帶線的夾角為60°~90°，理論上的 最優(yōu)夾角為75°。
[0011] 優(yōu)選的，該濾波器中，任意相鄰兩個(gè)圓形SIW諧振腔結(jié)構(gòu)位置滿足中心對(duì)稱，以方 便理論分析與研究。
[0012] 有益效果：本發(fā)明提供的可調(diào)諧基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔濾波器，與現(xiàn)有技術(shù)相 比，具有如下特點(diǎn)：1、濾波器采用對(duì)稱的圓形SIW諧振腔結(jié)構(gòu)作為基本單元，整體設(shè)計(jì)滿足 中心對(duì)稱，便于理論分析與計(jì)算，設(shè)計(jì)周期短；2、濾波器的調(diào)諧單元結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)諧范圍寬， 調(diào)諧參數(shù)唯一；3、濾波器不需要采用額外的元器件實(shí)現(xiàn)調(diào)諧功能，成本低；4、濾波器的諧 振頻率可由調(diào)諧單元的調(diào)諧參數(shù)唯一確定，主模頻率是可以連續(xù)調(diào)節(jié)，并且與金屬柱與圓 形SIW諧振腔結(jié)構(gòu)圓心的距離成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明的單個(gè)可調(diào)諧圓形SIW諧振腔俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2為本發(fā)明的可調(diào)諧圓形SIW諧振腔的調(diào)諧單元側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖3為本發(fā)明的單個(gè)可調(diào)諧圓形SIW諧振腔的調(diào)諧頻率與調(diào)諧元件距離圓心位置 關(guān)系不意圖；
[0016] 圖4為本發(fā)明的可調(diào)諧圓形SIW諧振腔濾波器俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖5為本發(fā)明的調(diào)諧元件距離圓心位置不同對(duì)應(yīng)的濾波器插入損耗；
[0018] 圖6為本發(fā)明的調(diào)諧元件距離圓心位置不同對(duì)應(yīng)的濾波器回波損耗。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0020] -種可調(diào)諧基片集成波導(dǎo)圓形諧振腔濾波器，該濾波器采用對(duì)稱的圓形SIW諧振 腔結(jié)構(gòu)作為基本單元；如圖1、圖2所示，圓形SIW諧振腔結(jié)構(gòu)包中間介質(zhì)基片6,在中間介 質(zhì)基片6的上表面設(shè)置有頂層金屬層1，在中間介質(zhì)基片6的下表面設(shè)置有底層金屬層3， 沿圓周方向在中間介質(zhì)基片6上設(shè)置有周期排布的金屬化通孔5,金屬化通孔5電連接頂層 金屬層1和底層金屬層3 ;圓形SIW諧振腔結(jié)構(gòu)的中間介質(zhì)基片6上還設(shè)置有一個(gè)空氣槽 4,空氣槽4貫通頂層金屬層1、中間介質(zhì)基片6和底層金屬層3,空氣槽4在中間介質(zhì)基片 6的半徑方向上，空氣槽4 一端位于中間介質(zhì)基片6的圓心位置，空氣槽4的另一端不超過 金屬化通孔5 ;在空氣槽4內(nèi)設(shè)置一個(gè)可沿中間介質(zhì)基片6的半徑方向移動(dòng)的金屬柱2,空 氣槽4和金屬柱2共同構(gòu)成調(diào)諧單元，通過調(diào)節(jié)金屬柱2與中間介質(zhì)基片6的圓心距離調(diào) 節(jié)圓形SIW諧振腔結(jié)構(gòu)的主模諧振頻率；圓形SIW諧振腔結(jié)構(gòu)的輸入輸出采用微帶線-共 面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，圓形SIW諧振腔結(jié)構(gòu)的輸入輸出端阻抗首先匹配到50 Ω，然后再用50 Ω微帶 線連接外部