基于雙層siw的雙通帶微波濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種基于雙層SIW(基片集成波導(dǎo)）的雙通帶微波濾波器，屬于無線通 信系統(tǒng)領(lǐng)域，在實現(xiàn)兩個通帶的同時，具有比常規(guī)同等性能的濾波器體積小一倍的特性，滿 足小型化要求。
【背景技術(shù)】
[0002] 微波雙通帶及多通帶濾波器是現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中特別重要的組成部分，隨著微 波集成電路的迅速發(fā)展和頻譜資源的日益緊張，整個系統(tǒng)向著小型化、高性能方向發(fā)展，運 對無線通信系統(tǒng)中濾波器的性能和尺寸提出了更高的要求。早期雙通帶濾波器采用濾波器 級聯(lián)，或?qū)V波器并聯(lián)，但運都增加了濾波器的體積，為此國內(nèi)外學(xué)者展開了一系列對雙通 帶濾波器綜合方法的研究，比如寄生通帶法，傳輸零點法，基于極值點提取技術(shù)和禪合矩陣 法等。然而運些基于數(shù)值優(yōu)化的方法因收斂性得不到保證，故設(shè)計周期長且不易實現(xiàn)。利用 頻率變換綜合方法，可W導(dǎo)出雙通帶濾波器原理電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和電路參數(shù)計算的解析表 達(dá)式，從而得到其微波可實現(xiàn)的電路形式。
[0003] 目前雙通帶微波濾波器在現(xiàn)代微波衛(wèi)星通信，軍事電子對抗，雷達(dá)上都已經(jīng)廣泛 使用。但是為了適應(yīng)日益增長的頻率資源微波集成電路的發(fā)展趨勢，在同一個波束空間上 要求同時發(fā)送兩個抗干擾性能高的信號頻率并達(dá)到小型化要求，雙層SIW雙通帶微波濾波 器的發(fā)展很好地支持了兩個通信信道并且滿足了在頻譜擁擠下的高抑制、小型化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對頻譜資源特別擁擠、體積大、成本高，且由多路單頻段濾波 器組成的濾波器組，信號處理頻段單一的缺點，提供了一種基于雙層SIW的雙通帶微波濾波 器，具有調(diào)諧速度快、體積小、成本低等特點。
[000引為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案： 一種基于雙層SIW的雙通帶微波濾波器，該濾波器由兩層基片集成波導(dǎo)構(gòu)成，包括五層 結(jié)構(gòu):上金屬鍛層、上介質(zhì)板層、中金屬鍛層、下介質(zhì)板層W及下金屬鍛層，所述上金屬鍛層 和上介質(zhì)板層組成上層基片集成波導(dǎo)，所述下介質(zhì)板層和下金屬鍛層組成下層基片集成波 導(dǎo)，在上介質(zhì)板層和下介質(zhì)板層之間設(shè)置有中金屬鍛層，使得上下兩層基片集成波導(dǎo)共用 中金屬鍛層;所述上層基片集成波導(dǎo)的中間設(shè)有兩個禪合的方形上層SIW諧振腔，兩個上層 SIW諧振腔由兩腔體間的感性禪合窗口連接，所述上金屬鍛層兩端連接有共面波導(dǎo)式的輸 入輸出端口；所述下層基片集成波導(dǎo)中間設(shè)有兩個方形下層SIW諧振腔，兩個下層SIW諧振 腔之間不禪合;所述中金屬鍛層上設(shè)有四個磁性禪合窗口，所述兩個下層SIW諧振腔通過四 個磁性禪合窗口與兩個上層SIW諧振腔禪合。所有諧振腔均由金屬通孔來充當(dāng)墻體壁，滿足 小型化要求。
[0006]所述禪合窗口包括感性禪合窗口和磁性禪合窗口，禪合窗口的大小均由諧振腔之 間的禪合強(qiáng)度的大小決定。感性禪合窗口開在上層基片集成波導(dǎo)的兩個諧振腔之間，磁性 禪合窗口開在中金屬鍛層上，連接上層基片集成波導(dǎo)和下層基片集成波導(dǎo)。
[0007] 所述上介質(zhì)板層和下介質(zhì)板層為介電常數(shù)為與紀(jì)的介質(zhì)板，厚度為h=0.45-0.65mm〇
[0008] 所述金屬鍛層和輸入輸出端口可W是導(dǎo)電性能較好的金屬材料，如金、或銀、或 銅。
[0009] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點： 本發(fā)明濾波器采用頻率變換綜合方法，可W導(dǎo)出雙通帶濾波器原理電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和 電路參數(shù)計算的解析表達(dá)式，從而得到其微波可實現(xiàn)的電路形式，可用ADS仿真出理想結(jié) 果，為最后實物實驗提供對比結(jié)果。本發(fā)明濾波器采用雙層SIW結(jié)構(gòu)，通過中金屬鍛層上的 禪合窗口連接，可實現(xiàn)體積小、易于集成和成本低的特性。通過引入輸入輸出使用50 Q微帶 線作為饋線，并采用共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，改善濾波器的通帶特性。
【附圖說明】
[0010] 圖1是基于雙層SIW的雙通帶微波濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖2是基于雙層SIW的雙通帶微波濾波器上金屬鍛層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖3是基于雙層SIW的雙通帶微波濾波器下金屬鍛層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖4是本發(fā)明基于雙層SIW的雙通帶微波濾波器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖5是基于雙層SIW的雙通帶微波濾波器的上層SIW結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
[0015] 圖6是基于雙層SIW的雙通帶微波濾波器的下層SIW結(jié)構(gòu)仰視示意圖。
[0016] 圖7是本發(fā)明濾波器在ADS中仿真的理想電路結(jié)構(gòu)的S參數(shù)示意圖。
[0017] 圖8是本發(fā)明濾波器在HFSS中仿真的物理結(jié)構(gòu)的S參數(shù)示意圖。
[0018] 圖9是本發(fā)明濾波器在ADS中仿真的理想S參數(shù)和在HFSS中仿真的S參數(shù)對比圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例作詳細(xì)說明： 如圖1至圖3所示，一種基于雙層SIW的雙通帶微波濾波器，該濾波器由兩層基片集成波 導(dǎo)構(gòu)成，包括五層結(jié)構(gòu):上金屬鍛層1、上介質(zhì)板層2、中金屬鍛層3、下介質(zhì)板層4W及下金屬 鍛層5,所述上金屬鍛層1和上介質(zhì)板層2組成上層基片集成波導(dǎo)，所述下介質(zhì)板層4和下金 屬鍛層5組成下層基片集成波導(dǎo)，在上介質(zhì)板層2和下介質(zhì)板層4之間設(shè)置有中金屬鍛層3， 使得上下兩層基片集成波導(dǎo)共用中金屬鍛層3;所述上層基片集成波導(dǎo)的中間設(shè)有兩個禪 合的方形上層SIW諧振腔1-1，兩個上層SIW諧振腔1-1由兩腔體間的感性禪合窗口 6連接，所 述上金屬鍛層1兩端連接有共面波導(dǎo)式的輸入輸出端口 1-2;所述下層基片集成波導(dǎo)中間設(shè) 有兩個方形下層SIW諧振腔3-1，兩個下層SIW諧振腔3-1之間不禪合;所述中金屬鍛層3上設(shè) 有四個磁性禪合窗口 7，所述兩個下層SIW諧振腔3-1通過四個磁性禪合窗口 7與兩個上層 SIW諧振腔1-1禪合。
[0020] 所述上介質(zhì)板層2和下介質(zhì)板層4為介電常數(shù)為￡^=1歷的介質(zhì)板，厚度為h = 0.45-0.65mmO
[0021] 圖4-6是本實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，經(jīng)過設(shè)計、仿真和優(yōu)化，最終確定該基于雙層SIW 雙通帶微波濾波器的具體尺寸如下： W 二 24mm，L二 56mm，ai=l 9.2mm，過2二20 ? 6mm，Wi2=9.19mm， Wii' 二6.2mm，Lsot二8mm，h二0.508mm，Wp二1.56mm 其中，W表示濾波器的寬度，L表示濾波器長度，ai表示單個方形上層SIW諧振腔1-1的邊 長，曰2表示單個方形下層SIW諧振腔3-1的邊長，Wi2表示兩個上層SIW諧振腔1-1之間的感性 禪合窗口 6長度，Wir表示上層SIW諧振腔1-1和下層SIW諧振腔3-1之間的磁性禪合窗口 7的 長度，LsDt表示共面波導(dǎo)溝槽長度，h表示介質(zhì)板層厚度，Wp表示500微帶線輸入輸出端口 1-2寬度。
[0022] 基于上述方法設(shè)計了中屯、頻率為5.7G化/6.3G化的雙通帶微波濾波器，通過電磁 仿真軟件HFSS進(jìn)行仿真，調(diào)試。
[0023] 圖7和圖8分別顯示了雙通帶微波濾波器的ADS和HFSS仿真結(jié)果。
[0024] 圖9顯示了雙通帶微波濾波器的ADS和HFSS的Sll和S21仿真結(jié)果對比圖。仿真對比 結(jié)果表明：該濾波器實現(xiàn)了雙頻帶的響應(yīng)特性，且ADS和HFSS的Sll和S21仿真結(jié)果基本相匹 配，說明該設(shè)計方法的有效性。該濾波器SIW結(jié)構(gòu)簡單，尺寸實現(xiàn)小型化，印刷簡易，材料損 耗相對較小。
【主權(quán)項】
1. 一種基于雙層SIW的雙通帶微波濾波器，其特征在于，該濾波器由兩層基片集成波導(dǎo) 構(gòu)成，包括五層結(jié)構(gòu):上金屬鍛層（1)、上介質(zhì)板層(2)、中金屬鍛層(3)、下介質(zhì)板層(4) W及 下金屬鍛層巧），所述上金屬鍛層（1)和上介質(zhì)板層(2)組成上層基片集成波導(dǎo)，所述下介質(zhì) 板層(4)和下金屬鍛層巧)組成下層基片集成波導(dǎo)，在上介質(zhì)板層(2)和下介質(zhì)板層(4)之間 設(shè)置有中金屬鍛層(3)，使得上下兩層基片集成波導(dǎo)共用中金屬鍛層(3);所述上層基片集 成波導(dǎo)的中間設(shè)有兩個禪合的方形上層SIW諧振腔（1-1)，兩個上層SIW諧振腔（1-1)由兩腔 體間的感性禪合窗口（6)連接，所述上金屬鍛層（1)兩端連接有共面波導(dǎo)式的輸入輸出端口 (1-2);所述下層基片集成波導(dǎo)中間設(shè)有兩個方形下層SIW諧振腔(3-1)，兩個下層SIW諧振 腔(3-1)之間不禪合;所述中金屬鍛層(3)上設(shè)有四個磁性禪合窗口（7)，所述兩個下層SIW 諧振腔(3-1)通過四個磁性禪合窗口（7)與兩個上層SIW諧振腔(1-1)禪合。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙層SIW的雙通帶微波濾波器，其特征在于，所述上介質(zhì) 板層(2)和下介質(zhì)板層(4)為介電常數(shù)為=2_姑的介質(zhì)板，厚度為h=0.45-0.65mm。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于雙層SIW的雙通帶微波濾波器，包括上金屬鍍層、上介質(zhì)板層、中金屬鍍層、下介質(zhì)板層以及下金屬鍍層，上金屬鍍層和上介質(zhì)板層組成上層基片集成波導(dǎo)，下介質(zhì)板層和下金屬鍍層組成下層基片集成波導(dǎo)，在上介質(zhì)板層和下介質(zhì)板層之間設(shè)置有中金屬鍍層，使得上下兩層基片集成波導(dǎo)共用中金屬鍍層；上層基片集成波導(dǎo)的中間設(shè)有兩個耦合的方形上層SIW諧振腔，兩個上層SIW諧振腔由兩腔體間的感性耦合窗口連接，上金屬鍍層兩端連接有共面波導(dǎo)式的輸入輸出端口；下層基片集成波導(dǎo)中間設(shè)有兩個方形下層SIW諧振腔，兩個下層SIW諧振腔之間不耦合；中金屬鍍層上設(shè)有四個磁性耦合窗口，兩個下層SIW諧振腔通過四個磁性耦合窗口與兩個上層SIW諧振腔耦合。
【IPC分類】H01P1/208, H01P1/207, H01P1/20
【公開號】CN105552487
【申請?zhí)枴緾N201510941640
【發(fā)明人】李國輝, 王煥英, 吳玉丹, 楊維
【申請人】上海大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月16日