CN204905392U - 一种双重折叠1/4模基片集成波导滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双重折叠1/4模基片集成波导滤波器，该滤波器有两个DFQMSIW谐振腔组成，谐振腔之间通过在中间金属层开槽实现耦合，输入、输出端口通过微带线与DFQMSIW谐振腔耦合。该滤波器采用DFQMSIW谐振腔可以将平面尺寸减小到SIW谐振腔的1/16，高度为SIW谐振腔的两倍，很大程度上减小了谐振腔的平面尺寸，且滤波器结构简单、加工难度低，具有很强的实用性。

Description

一种双重折叠1/4模基片集成波导滤波器

技术领域

本实用新型属于微波技术领域，涉及一种基于PCB工艺的双重折叠1/4模基片集成波导(DoubleFoldedQuarterModeSubstrateIntegratedWaveguide,DFQMSIW)滤波器。

背景技术

基片集成波导(SubstrateIntegratedWaveguide,SIW)是一种利用金属过孔在介质基片上实现波导场传播模式的新型微波传输结构，它是介于微带线与介质填充波导之间的一种传输线，既具有传统波导传输损耗小、Q值高的特点，又具备微带传输线尺寸小、造价低的优点，同时还易与微带等其他微波传输结构进行集成。以SIW作为平台的微波器件如功率分配器、定向耦合器、滤波器、振荡器等等都具备良好的性能。

在工作频率较低时，实际的SIW结构及其功能模块电路的尺寸还是比较大，影响了电路的集成度和实际应用。所以，为了满足系统小型化的要求，出现了许多基于SIW技术的新型结构，包括半模基片集成波导(HMSIW)、折叠基片集成波导(FSIW)、四分之一模基片集成波导(QMSIW)、双重折叠基片集成波导(DFSIW)以及折叠半模基片集成波导(FHMSIW)等。结合四分之一模和双重折叠基片集成波导技术，设计出高度为原始SIW谐振腔两倍、中间金属层开有“L”形槽的双重折叠四分之一模(DFQMSIW)谐振腔。DFQMSIW谐振腔的平面尺寸为原始SIW谐振腔的1/16。

目前国内外SIW谐振腔滤波器设计主要是基于普通SIW谐振腔和HMSIW谐振腔，在较低的频段时，SIW或HMSIW谐振腔滤波器仍有较大的体积。

实用新型内容

实用新型的目的：为了提供一种效果更好的双重折叠1/4模基片集成波导滤波器，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本实用新型采取如下技术方案：

一种双重折叠1/4模基片集成波导滤波器，其特征在于：包括两个介质基板、三个金属层、输入端口、输出端口，其中两个介质基板与三个金属层交替排列，每个介质基板都位于相邻的两个金属层之间，每个介质基板上设有垂直排列的两排金属化通孔，输入端口、输出端口位于中间金属层的两端，相邻两个谐振腔之间通过中间金属层上的长槽实现耦合。

本实用新型进一步技术方案在于，所述输入端口和输出端口通过微带线分别与最邻近两个谐振腔实现耦合。

采用如上技术方案的本实用新型，相对于现有技术有如下有益效果：(1)本实用新型滤波器由于采用DFQMSIW谐振腔，可以将滤波器的平面尺寸减小到普通SIW谐振腔滤波器的1/16；

(2)本实用新型滤波器结构简单、加工难度低、容易与其它电路集成设计，并且可以通过耦合槽调节耦合量的大小，具有很强的实用性。

附图说明

为了进一步说明本实用新型，下面结合附图进一步进行说明：

图1为本实用新型DFQMSIW谐振腔模型图；

图2为采用本实用新型的DFQMSIW滤波器结构图之立体图；

图3为采用本实用新型的DFQMSIW滤波器结构图之平面图；

图4为DFQMSIW滤波器的S参数仿真结果。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例进行说明，实施例不构成对本实用新型的限制：

本实用新型滤波器的原理如下：

由于SIW工作于主模式TE₁₀时电场的最大值在沿着传播方向的垂直中心面上，因此该中心平面可认为是一个等效的磁壁，可沿着该垂直中心面(虚拟的磁壁)将SIW切成两部分，每一部分为一个HMSIW。将HMSIW沿着等效磁壁再次平分成两部分得到的就是QMSIW结构，它的场分布与原始SIW的场分布相似。双重折叠SIW是将SIW同时沿长度和宽度方向折叠得到的，高度为原始SIW的两倍，中间金属层开有“L”形槽。结合四分之一模和双重折叠SIW技术，设计出了DFQMSIW谐振腔，如图1所示。将多个DFQMSIW谐振腔水平排列，相邻谐振腔通过开槽的方式实现耦合，易于实现各种形式的滤波器。

下面以两腔DFQMSIW滤波器为例对本实用新型作详细的描述：

如图3所示为本实用新型DFQMSIW滤波器实施例结构示意图，由图可知该滤波器结构包括输入端口、输出端口、两个介质板、三个金属层、金属化通孔以及耦合槽，输入输出端口分别位于中间金属层的两端，通过50Ω微带线与DFQMSIW谐振腔耦合，通过调整微带线与谐振腔的耦合位置调节输入输出谐振腔的有载Q值。

相邻两个谐振腔之间通过在中间金属层开槽实现耦合，根据耦合槽的大小不同调整偶合量的大小。

图3为设计的两腔带通DFQMSIW滤波器，选择介电常数为2.55、高度为1mm的介质基板，优化各设计参数，得到两腔DFQMSIW滤波器仿真结果如图4所示。从结果可以看出，滤波器的中心频率为2.9GHz，相对带宽为20％，带内最大插损为0.07dB，在工作带宽内的回波损耗低于-25dB。滤波器体积为29mm×12.2mm×2mm。所述谐振腔为双重折叠技术与1/4模技术的结合。所述谐振腔是在1/4模基片集成波导谐振腔的基础上进行两次折叠，形成双层结构，在中间层的边缘通过“L”缝隙实现上下层能量耦合。所述谐振腔之间的耦合是通过在中间金属层上开槽来实现

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。

Claims (2)

1.一种双重折叠1/4模基片集成波导滤波器，其特征在于：包括两个介质基板、三个金属层、输入端口、输出端口，其中两个介质基板与三个金属层交替排列，每个介质基板都位于相邻的两个金属层之间，每个介质基板上设有垂直排列的两排金属化通孔，输入端口、输出端口位于中间金属层的两端，相邻两个谐振腔之间通过中间金属层上的长槽实现耦合。

2.如权利要求1所述的一种双重折叠1/4模基片集成波导滤波器，其特征在于：所述输入端口和输出端口通过微带线分别与最邻近两个谐振腔实现耦合。