基于堆疊式介質(zhì)集成波導(dǎo)的小型化雙頻帶通濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雙頻帶通濾波器，特別是涉及基于堆疊式介質(zhì)集成波導(dǎo)的小型化雙頻 帶通濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002] 濾波器是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分之一，其性能好壞對通信系統(tǒng) 的通信質(zhì)量起到了決定性的影響。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，能有效提高通信質(zhì)量和通信效率 的多標(biāo)準(zhǔn)、多頻率通信手段也受到了越來越多的關(guān)注。多標(biāo)準(zhǔn)并存的移動通信格局要求通 信設(shè)備能同時支持兩個甚至更多的通信制式同時工作。因此，能夠支持雙頻通信的雙頻帶 通濾波器在近年來受到了很多研究學(xué)者的重視。采用傳統(tǒng)方法設(shè)計的雙頻帶通濾波器具有 體積大、插損大、Q值低、通帶之間隔離度差、選擇性能差、功率容量低等缺點，難以較好地滿 足現(xiàn)代通信對設(shè)備和器件的嚴(yán)格要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種Q值高、通帶插入損耗小、尺寸小的基于堆疊 式介質(zhì)集成波導(dǎo)的小型化雙頻帶通濾波器。
[0004] 技術(shù)方案：為達(dá)到此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0005] 本發(fā)明所述的基于堆疊式介質(zhì)集成波導(dǎo)的小型化雙頻帶通濾波器，包括上、中、下 三個堆疊的介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器；上、下介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器結(jié)構(gòu)相同，兩者反向放置，關(guān) 于濾波器的中心對稱，并通過中介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器互相耦合能量；上、下介質(zhì)集成波導(dǎo)諧 振器均包括介質(zhì)基板和設(shè)于介質(zhì)基板上下表面的金屬層與金屬接地層，金屬層包括位于中 間的金屬貼片，金屬貼片的一邊通過介質(zhì)集成波導(dǎo)與微帶線的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)連接微帶線，介質(zhì) 基板中貫穿設(shè)有一圈連接金屬貼片與金屬接地層的金屬化過孔，金屬貼片、金屬化過孔和 金屬接地層共同圍成介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振腔，金屬接地層上設(shè)有耦合縫隙；中介質(zhì)集成波導(dǎo) 諧振器包括中介質(zhì)基板和設(shè)于中介質(zhì)基板上下表面的第一中金屬層與第二中金屬層，中介 質(zhì)基板中貫穿設(shè)有一圈中金屬化過孔，第一中金屬層、中金屬化過孔和第二中金屬層共同 圍成中介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振腔，第一中金屬層上設(shè)有第一中耦合縫隙，第二中金屬層上設(shè)有 第二中耦合縫隙，且第一中耦合縫隙與第二中耦合縫隙關(guān)于濾波器的中心對稱；上介質(zhì)集 成波導(dǎo)諧振器中的耦合縫隙與中介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器中的第一中耦合縫隙位置正對，中介 質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器中的第二中耦合縫隙與下介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器中的耦合縫隙位置正對。
[0006] 進(jìn)一步，所述介質(zhì)集成波導(dǎo)與微帶線的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)為微帶線導(dǎo)帶與金屬貼片之間的 縫隙。
[0007] 進(jìn)一步，所述微帶線導(dǎo)帶與金屬貼片之間縫隙的寬度&為0. 2_，縫隙的長度lsS 4. 9mm〇
[0008] 進(jìn)一步，所述金屬貼片的形狀為矩形。
[0009] 進(jìn)一步，所述耦合縫隙、第一中耦合縫隙和第二中耦合縫隙的形狀均為矩形。
[0010] 進(jìn)一步，所述耦合縫隙、第一中耦合縫隙和第二中耦合縫隙的寬度W。均為0. 5mm， 長度1。均為2. 8mm〇
[0011] 進(jìn)一步，所述介質(zhì)基板和中介質(zhì)基板的相對介電常數(shù)均為2. 2,厚度均為 0. 254mm，正切損耗角均為0. 0009。
[0012] 進(jìn)一步，所述微帶線的線寬w。為0. 75mm，金屬化過孔和中金屬化過孔的直徑R均 為0? 6mm，間距d均為1mm，介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振腔和中介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振腔的長度1均為 20mm，寬度w均為15mm。
[0013] 有益效果：本發(fā)明具有以下的有益效果：
[0014] 1、本發(fā)明采用介質(zhì)集成波導(dǎo)腔體結(jié)構(gòu)，相對于微帶線等具有更高的Q值和更高的 功率承載能力；
[0015]2、本發(fā)明具有較小的通帶插入損耗，較大的回波損耗，陡峭的邊緣選擇特性和較 大的通帶間隔離度；
[0016] 3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，僅需要三個介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器；
[0017] 4、本發(fā)明采用介質(zhì)集成波導(dǎo)堆疊的設(shè)計方案，實現(xiàn)了小型化的優(yōu)化目的，優(yōu)化后 的濾波器尺寸減小了 70%;
[0018] 5、本發(fā)明相對于高溫共燒陶瓷等多層技術(shù)，加工和測試簡便，成本低。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明的濾波器的立體圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明的濾波器的側(cè)剖圖；
[0021] 圖3為本發(fā)明的上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器的俯視圖；
[0022] 圖4為本發(fā)明的上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器的仰視圖；
[0023] 圖5為本發(fā)明的中介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器的俯視圖；
[0024] 圖6為本發(fā)明的中介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器的仰視圖；
[0025] 圖7為本發(fā)明的濾波器在9. 35GHz頻率處的場分布；
[0026] 圖8為本發(fā)明的濾波器在11. 5GHz頻率處的場分布；
[0027] 圖9為本發(fā)明的濾波器在13. 5GHz頻率處的場分布；
[0028] 圖10為本發(fā)明的濾波器的頻率比隨介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振腔尺寸的變化 曲線；
[0029] 圖11為本發(fā)明的濾波器的相對帶寬隨耦合縫隙寬度的變化曲線；
[0030] 圖12為本發(fā)明的濾波器的頻率響應(yīng)曲線。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的介紹。
[0032] 本發(fā)明公開了基于堆疊式介質(zhì)集成波導(dǎo)的小型化雙頻帶通濾波器，如圖1所示， 包括上、中、下三個堆疊的介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器；上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器1和下介質(zhì)集成波 導(dǎo)諧振器2的結(jié)構(gòu)相同，兩者反向放置，關(guān)于濾波器的中心對稱，并通過中介質(zhì)集成波導(dǎo)諧 振器3互相耦合能量；上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器1和下介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器2結(jié)構(gòu)相同，這里 以上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器1為例作介紹，如圖2所示，上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器1包括介質(zhì)基 板12和設(shè)于介質(zhì)基板12上下表面的金屬層11與金屬接地層13,如圖3所示，金屬層11包 括位于中間的金屬貼片111，金屬貼片111的一邊通過介質(zhì)集成波導(dǎo)與微帶線113的轉(zhuǎn)換結(jié) 構(gòu)連接微帶線113,介質(zhì)基板12中貫穿設(shè)有一圈連接金屬貼片111與金屬接地層13的金 屬化過孔121，金屬貼片111、金屬化過孔121和金屬接地層13共同圍成介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振 腔，如圖4所示，金屬接地層13上設(shè)有耦合縫隙131 ;如圖5、圖6所示，中介質(zhì)集成波導(dǎo)諧 振器3包括中介質(zhì)基板32和設(shè)于中介質(zhì)基板32上下表面的第一中金屬層31與第二中金 屬層33,中介質(zhì)基板32中貫穿設(shè)有一圈中金屬化過孔321，第一中金屬層31、中金屬化過 孔321和第二中金屬層33共同圍成中介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振腔，第一中金屬層31上設(shè)有第一 中耦合縫隙311，第二中金屬層33上設(shè)有第二中耦合縫隙331，且第一中耦合縫隙311與第 二中耦合縫隙331關(guān)于濾波器的中心對稱；上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器1中的金屬化過孔121、 中介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器3中的中金屬化過孔321和下介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器2中的金屬化過 孔位置正對，共同組成連通的金屬化過孔1231，如圖2所示；上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器1中的 耦合縫隙131與中介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器3中的第一中耦合縫隙311位置正對，共同組成第 一完整耦合縫隙1311，中介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器3中的第二中耦合縫隙331與下介質(zhì)集成波 導(dǎo)諧振器2中的耦合縫隙位置正對，共同組成第二完整耦合縫隙1331，如圖2所示?？梢?， 本發(fā)明的濾波器由三層結(jié)構(gòu)堆疊而成，各層之間通過背部的耦合縫隙131、第一中耦合縫隙 311和第二中耦合縫隙331進(jìn)行能量的耦合交互，并由此產(chǎn)生諧振的頻率選擇響應(yīng)。
[0033] 本實施例中，介質(zhì)集成波導(dǎo)與微帶線113的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)為微帶線導(dǎo)帶與金屬貼片 111之間的縫隙112。金屬貼片111的形狀為矩形。耦合縫隙131、第一中耦合縫隙311和 第二中耦合縫隙331的形狀均為矩形。
[0034] 在上述結(jié)構(gòu)中，微帶線導(dǎo)帶與金屬貼片111之間的縫隙112的長度和寬度、介質(zhì) 集成波導(dǎo)諧振腔的大小、中介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振腔的大小，以及耦合縫隙131、第一中耦合縫 隙311和第二中耦合縫隙331的尺寸均可以調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)值是根據(jù)不同頻率比、不同響