一種siw雙層腔體濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于微波無源器件領(lǐng)域，提供一種SIW雙層腔體濾波器，用以克服傳統(tǒng)矩形波導式濾波器體積過大、不易與有源電路集成和的缺點，所述SIW雙層腔體濾波器，包括介質(zhì)基板、輸入微帶線，第一、第二、第三、第四諧振腔、輸出微帶線，第一、第四諧振腔并排設(shè)置構(gòu)成上層諧振腔，第二、第三諧振腔并排設(shè)置構(gòu)成下層諧振腔，每個諧振腔中心均設(shè)置有一個感容調(diào)配器；輸入微帶線通過磁耦合結(jié)構(gòu)與第一諧振腔連接，所述輸出微帶線通過磁耦合結(jié)構(gòu)與第四諧振腔連接；所述第一、第二諧振腔之間、第四、第三諧振腔之間、以及第二、第三諧振腔之間均開設(shè)耦合窗口。本發(fā)明顯著提高腔體濾波器Q值，且體積小、易于實現(xiàn)與有源電路連接、可靠性高。
【專利說明】
一種SIW雙層腔體濾波器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于微波無源器件領(lǐng)域，具體涉及一種SIW雙層腔體濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]SIff(Substrate Integrated Waveguide.SIW)是一種可以集成于介質(zhì)基片中的新型傳輸線結(jié)構(gòu)，SIW的基本結(jié)構(gòu)是在雙面覆銅介質(zhì)基板上設(shè)置金屬化通孔或金屬柱實現(xiàn)的。SIW結(jié)構(gòu)具有傳統(tǒng)波導和微帶線的優(yōu)勢，即具有低輻射、低插損、較高Q值、高功率容量、小型化、易于連接等優(yōu)點。
[0003]目前，常見的腔體濾波器主要是基于傳統(tǒng)波導(如矩形波導)制作，傳統(tǒng)波導型濾波器雖具有Q值高、功率大，損耗低等特點;但是由于波導尺寸由所傳播的電磁波波長決定，導致濾波器的體積較大，且不易與有源電路連接。因此，如何保持傳統(tǒng)波導腔體濾波器原有優(yōu)點的同時減小器件體積以及更易與有源電路的連接，成為腔體濾波器發(fā)展所面臨的一大技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對上述【背景技術(shù)】的缺陷提供了一種SIW雙層腔體濾波器，該SIW雙層腔體濾波器克服了傳統(tǒng)矩形波導式濾波器體積過大、不易與有源電路集成和的缺點，有利于實現(xiàn)濾波器的小型化和與有源電路的集成，同時還具有一體化制作可靠性高的優(yōu)點。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用技術(shù)方案為:
[0006]—種SIW雙層腔體濾波器，包括介質(zhì)基板、輸入微帶線、第一諧振腔、第二諧振腔、第三諧振腔、第四諧振腔、輸出微帶線，所述第一諧振腔、第二諧振腔、第三諧振腔、第四諧振腔開設(shè)于介質(zhì)基板中，其中，第一諧振腔與第四諧振腔并排設(shè)置構(gòu)成上層諧振腔，第二諧振腔與第三諧振腔并排設(shè)置構(gòu)成下層諧振腔，所述上層諧振腔與下層諧振腔對應(yīng)重疊設(shè)置；四個諧振腔為尺寸相同的矩形諧振腔，均由上、下兩層金屬銅層及連接上、下金屬銅層的呈矩形排列的金屬柱構(gòu)成，并且每個諧振腔中心均設(shè)置有一個感容調(diào)配器;輸入微帶線通過磁耦合結(jié)構(gòu)與第一諧振腔連接，所述輸出微帶線通過磁耦合結(jié)構(gòu)與第四諧振腔連接；所述第一諧振腔與第二諧振腔之間、第四諧振腔與第三諧振腔之間、以及第二諧振腔與第三諧振腔之間均開設(shè)耦合窗口。
[0007]進一步的，所述輸入微帶線和輸出微帶線的特性阻抗為50歐姆。
[0008]從原理上講，工作狀態(tài)下，將本發(fā)明提供的SIW雙層腔體濾波器的輸入、輸出微帶線(即輸入、輸出端)分別接到微波電路中，由于SIW矩形諧振腔是基于短路二分之一波長傳輸線諧振器原理的，因此可等效于串聯(lián)RLC諧振電路，從而實現(xiàn)濾波的功能。而本發(fā)明在諧振腔中心加入感容調(diào)配器后，等效于在諧振電路中引入電感電容，根據(jù)電感電容加載傳輸線縮短理論，能夠在諧振頻率不變的情況下進一步減小諧振腔尺寸。
[0009]綜上，本發(fā)明的有益效果為:
[0010]1、本發(fā)明提供的SIW雙層腔體濾波器Q值高，與傳統(tǒng)矩形波導式諧振腔波波器相比，體積大大減小，同時能夠通過微帶線與有源電路連接，有利于實現(xiàn)濾波器的小型化以及與其他微波有源電路的集成。
[0011]2、本發(fā)明提供的SIW雙層腔體濾波器是一體化制作，大大提高其可靠性。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明SIW雙層腔體濾波器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；其中，I為輸入微帶線、2、為第一諧振腔、3為第二諧振腔、4為第三諧振腔、5為第四諧振腔、6為輸出微帶線。
[0013]圖2為本發(fā)明SIW雙層腔體濾波器上層結(jié)構(gòu)的俯視圖；其中，7、8為磁耦合結(jié)構(gòu)。
[0014]圖3為本發(fā)明SIW雙層腔體濾波器下層結(jié)構(gòu)的俯視圖；其中，9為第二諧振腔與第三諧振腔的耦合窗口。
[0015]圖4為本發(fā)明SIW雙層腔體濾波器中各金屬層金屬圖案示意圖；其中，10為上層結(jié)構(gòu)與下層結(jié)構(gòu)的耦合窗口。
[0016]圖5為本發(fā)明實施例SIW雙層腔體濾波器插入損耗和回波損耗HFSS仿真圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0018]本實施例中提供SIW雙層腔體濾波器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括介質(zhì)基板、輸入微帶線1、第一諧振腔2、第二諧振腔3、第三諧振腔4、第四諧振腔5、輸出微帶線6，本實施例了中介質(zhì)基板由底到頂共20層介質(zhì)漿料疊加而成，每層漿料厚度0.1mm，共2mm;所述第一諧振腔、第二諧振腔、第三諧振腔、第四諧振腔開設(shè)于介質(zhì)基板中，其中，第一諧振腔與第四諧振腔并排設(shè)置構(gòu)成上層諧振腔，第二諧振腔與第三諧振腔并排設(shè)置構(gòu)成下層諧振腔，所述上層諧振腔與下層諧振腔對應(yīng)重疊設(shè)置；四個諧振腔為長3.8mm、寬3.8mm、高Imm的矩形諧振腔，均由上、下兩層金屬銅層及連接上、下金屬銅層的呈矩形排列的尺寸為0.3mm*0.3mm*1mm，中心間距為0.5mm的28個金屬柱構(gòu)成，并且每個諧振腔中心均設(shè)置有一個感容調(diào)配器，該感容調(diào)配器具體包括四部分:連接諧振腔頂部往底方向和連接諧振腔底部往頂方向的兩個0.3mm*0.3mm*0.4mm金屬柱和每個金屬柱另一端連接的兩個厚度0.012mm，中心距為0.2mm的金屬片，其中第一諧振腔和第四諧振腔的金屬片尺寸為1.06mm*l.06mm，第二諧振腔和第三諧振腔金屬片尺寸為I.lmm*l.Imm;所述輸入微帶線與輸出微帶線分別設(shè)置于輸入端與輸出端，其中，輸入微帶線通過磁耦合結(jié)構(gòu)7與第一諧振腔耦合連接，輸出微帶線通過磁耦合結(jié)構(gòu)8與第四諧振腔耦合連接，兩個磁耦合結(jié)構(gòu)相同，尺寸一致，由一段寬度0.64mm、長度為1mm、間隙為0.33mm的共面波導和連接著共面波導末端由頂往底方向0.5mm*0.5mm*0.8mm長方體金屬柱構(gòu)成;所述第一諧振腔與第二諧振腔之間、第四諧振腔與第三諧振腔之間、以及第二諧振腔與第三諧振腔之間均開設(shè)耦合窗口。其中第一諧振腔與第二諧振腔之間的耦合窗口與第四諧振腔與第三諧振腔之間耦合窗口構(gòu)成上層結(jié)構(gòu)與下層結(jié)構(gòu)的親合窗口10，由四個1.2mm*0.69mm的長方形窗口構(gòu)成，第二諧振腔與第三諧振腔親合窗口9為一排以親合窗口為中心，兩邊各由2個尺寸為0.3mm*0.3mm*lmm,間距為0.5mm的長方體金屬柱構(gòu)成的寬度為2.78mm的耦合窗口。
[0019]進一步地，所述輸入微帶線I和輸出微帶線6為50歐姆微帶線；
[0020]進一步地，所述介質(zhì)基板采用DupontLtcc 943，介電常數(shù)為7.4，損耗正切角為0.002的介質(zhì)漿料，經(jīng)流延、打孔、疊片、通孔注銀、等靜壓、燒結(jié)等LTCC工藝制得。
[0021]進一步地，所述所有金屬導體圖案由LTCC工藝的絲網(wǎng)印刷而成。
[0022]進一步地，所述SIW雙層腔體濾波器的尺寸為長*寬*高= 4.8mm*13.3mm*2mm。
[0023]圖5為實施例SIW雙層腔體濾波器插入損耗和回波損耗仿真結(jié)果圖。由圖5可知，實施例所述SIW雙層腔體濾波器，中心頻率為1GHz，在1GHz處插入損耗為0.737dB，回波損耗為-27.37dB，3dB帶寬為700MHz。在9.8GHz?10.2GHz中回波損耗小于-26.9dB，插損大于-0.87dB，在偏離正負中心頻率750MHz的帶外抑制小于-30dB。
[0024]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，本說明書中所公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換;所公開的所有特征、或所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以任何方式組合。
【主權(quán)項】
1.一種SIW雙層腔體濾波器，包括介質(zhì)基板、輸入微帶線、第一諧振腔、第二諧振腔、第三諧振腔、第四諧振腔、輸出微帶線，所述第一諧振腔、第二諧振腔、第三諧振腔、第四諧振腔開設(shè)于介質(zhì)基板中，其中，第一諧振腔與第四諧振腔并排設(shè)置構(gòu)成上層諧振腔，第二諧振腔與第三諧振腔并排設(shè)置構(gòu)成下層諧振腔，所述上層諧振腔與下層諧振腔對應(yīng)重疊設(shè)置；四個諧振腔為尺寸相同的矩形諧振腔，均由上、下兩層金屬銅層及連接上、下金屬銅層的呈矩形排列的金屬柱構(gòu)成，并且每個諧振腔中心均設(shè)置有一個感容調(diào)配器;輸入微帶線通過磁耦合結(jié)構(gòu)與第一諧振腔連接，所述輸出微帶線通過磁耦合結(jié)構(gòu)與第四諧振腔連接;所述第一諧振腔與第二諧振腔之間、第四諧振腔與第三諧振腔之間、以及第二諧振腔與第三諧振腔之間均開設(shè)耦合窗口。2.按權(quán)利要求1所述SIW雙層腔體濾波器，其特征在于，所述輸入微帶線和輸出微帶線的特性阻抗為50歐姆。
【文檔編號】H01P1/208GK105846024SQ201610324386
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】陳良, 董師伶, 鄭向聞, 鄧龍江, 汪曉光, 梁迪飛, 李麗華, 梁新鵬
【申請人】電子科技大學