CN203895577U - 基于三分之一等边三角形基片集成波导的带通滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了基于三分之一等边三角形基片集成波导的带通滤波器，包含六个谐振单元和两条微带线，六个谐振单元交叉耦合为一个六边形谐振腔，两条微带线分别连接六边形谐振腔，作为该带通滤波器的输入端和输出端。本实用新型只采用三分之一等边三角形腔体，大大减少了滤波器尺寸，并提高了通带带宽，更好地满足现代化无线通信系统中小型化要求。
Description
技术领域
本实用新型属于微波技术领域，特别涉及了基于三分之一等边三角形基片集成波导的带通滤波器。
背景技术
在现代无线通信中，微波毫米波通信系统业务日益繁多，频率资源更加紧张，无线通信技术迫切需要向着小型化、高性能、低成本方向发展。微波滤波器用于分离信号，是现在无线通信系统中关键部分之一。
近年来，基片集成波导技术已被提出，由于基片集成波导技术所具有的高品质因素、低插入损耗、高集成度、大功率容量等特点，微波元器件有了更加广阔的发展。在基片集成波导滤波器中，矩形、圆形腔体滤波器已经得到很大的开发，而三角形滤波器研究的较少。如何减小三角形滤波器的尺寸，提高滤波器的通带带宽，更好满足现代化无线通信系统中小型化要求，成为该领域日益需要解决的问题。
实用新型内容
为了解决上述背景技术存在的问题，本实用新型旨在基于三分之一等边三角
形基片集成波导的带通滤波器，减小滤波器尺寸，提高滤波器通带带宽。
为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案为：
基于三分之一等边三角形基片集成波导的带通滤波器，所述带通滤波器包含六个谐振单元和两条微带线，每个谐振单元由上至下依次包含顶层金属层、介质基片和底层金属层，所述顶层金属层、介质基片和底层金属层的形状为相互全等的平面四边形，所述平面四边形包含第一边、第二边、第三边和第四边，第一边与第二边的夹角为60°，第三边垂直于第二边，第四边垂直于第一边，第三边与第四边的夹角为120°，且在介质基片上沿着其第一边和第二边均匀排布着金属化通孔，谐振单元的四个侧面中有金属化通孔的两个侧面作为电壁，另两个侧面作为磁壁，六个谐振单元交叉耦合为一个六边形谐振腔，相邻谐振单元的电壁通过感性窗口耦合在一起，形成前述六边形谐振腔，所述两条微带线分别连接六边形谐振腔，作为该带通滤波器的输入端和输出端。
其中，上述六边形谐振腔中相邻谐振单元的相邻磁壁均在同一平面上。
其中，上述六边形谐振腔关于所述带通滤波器的中心横轴和中心纵轴对称。
其中，上述两条微带线的阻抗均为50欧姆。两条微带线关于所述带通滤波器的中心横轴和中心纵轴对称。
其中，上述六边形谐振腔的底层金属层上刻蚀有两组缺陷地结构。每组缺陷地结构包含两条平行的开槽线，每条开槽线的形状为哑铃形状。两组缺陷地结构关于所述带通滤波器的中心横轴和中心纵轴对称。
采用上述技术方案带来的有益效果：
（1）本实用新型较传统的等边三角形腔体滤波器，只采用三分之一等边三角形腔体，大大减少了滤波器尺寸，并提高了通带带宽，更好地满足现代化无线通信系统中小型化要求。本实用新型采用基片集成波导技术，结构十分紧凑，减少了加工难度，降低了加工成本，在现代无线通信系统中有着广泛的应用前景；
（2）本实用新型的输入输出采用50欧姆微带线结构，无需再使用任何匹配结构。在底层金属层上采用缺陷地结构技术开槽，以达到抑制产生寄生带的目的。
附图说明
图1是等边三角形腔体切割成三分之一等边三角形腔体的方法示意图。
图2是三分之一等边三角形腔体示意图。
图3是三分之一等边三角形腔体的三维剖析示意图。
图4是本实用新型基于三分之一等边三角形基片集成波导的带通滤波器的结构示意图。
图5是图4所示带通滤波器在仿真中或加工中的等效结构示意图。
图6是图5所示滤波器等效结构的三维剖析示意图。
图7是缺陷地结构的示意图。
图8是本实用新型的S参数仿真波形图。
附图中的标号说明：1是顶层金属层，2是介质基片，3是金属化通孔，4是底层金属层，5是缺陷地结构。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
在上述技术方案中所述谐振单元实质上是由等边三角形谐振腔分割而成。如图1所示等边三角形腔体切割成三分之一等边三角形腔体的方法示意图，等边三角形谐振腔由上至下依次包含顶层金属层1、介质基片2（采用Rogers 5880介质板，介电常数为2.2，厚度为0.8毫米）和底层金属层4，在介质基片上沿着其三边均匀分布着金属化通孔3。将等边三角形谐振腔分别沿中心到三边的垂线段分割成三个相同的谐振单元。得到的谐振单元的形状如图2所示，谐振单元的结构如图3所示。
如图4所示基于三分之一等边三角形基片集成波导的带通滤波器的结构示意图，带通滤波器包含六个谐振单元和两条微带线，每个谐振单元包含一个顶层金属层面、一个底层金属层面以及四个侧面，其中有金属化通孔3的两个侧面作为电壁，另两个侧面作为磁壁，六个谐振单元交叉耦合为一个六边形谐振腔，相邻谐振单元的电壁通过感性窗口耦合在一起，形成六边形谐振腔，所述两条微带线分别连接六边形谐振腔，作为该带通滤波器的输入端和输出端。
在仿真和实际加工中，为了方便，图4所示滤波器结构可以等效成图5所示结构。
在本实施例中，六边形谐振腔中相邻谐振单元的相邻磁壁均在同一平面上，便达到最大程度上的磁耦合。六边形谐振腔关于所述带通滤波器的中心横轴和中心纵轴对称。两条微带线的阻抗均为50欧姆。两条微带线关于所述带通滤波器的中心横轴和中心纵轴对称。
如图6所示滤波器等效结构的三维剖析示意图，在六边形谐振腔的底层金属层上刻蚀有两组缺陷地结构5。每组缺陷地结构5包含两条平行的开槽线，每条开槽线的形状为哑铃形状，如图7所示。两组缺陷地结构5关于所述带通滤波器的中心横轴和中心纵轴对称。
如图8所示本实用新型的S参数仿真波形图，横坐标为频率（单位：吉赫兹），纵坐标为S参数（单位：分贝），其中，实线表示电磁波反射系数与频率的关系，虚线表示电磁波传输系数与频率的关系。由图可得，中心频率为7.53GHz，3dB带宽为5.64GHz~10.06GHz，带内插入损耗为2dB左右，回波损耗大于15dB，说明该滤波器具有良好的通带性能。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (8)
1.基于三分之一等边三角形基片集成波导的带通滤波器，其特征在于：所述带通滤波器包含六个谐振单元和两条微带线，每个谐振单元由上至下依次包含顶层金属层、介质基片和底层金属层，所述顶层金属层、介质基片和底层金属层的形状为相互全等的平面四边形，所述平面四边形包含第一边、第二边、第三边和第四边，第一边与第二边的夹角为60°，第三边垂直于第二边，第四边垂直于第一边，第三边与第四边的夹角为120°，且在介质基片上沿着其第一边和第二边均匀排布着金属化通孔，谐振单元的四个侧面中有金属化通孔的两个侧面作为电壁，另两个侧面作为磁壁，六个谐振单元交叉耦合为一个六边形谐振腔，相邻谐振单元的电壁通过感性窗口耦合在一起，形成前述六边形谐振腔，所述两条微带线分别连接六边形谐振腔，作为该带通滤波器的输入端和输出端。
2.根据权利要求1所述基于三分之一等边三角形基片集成波导的带通滤波器，其特征在于：所述六边形谐振腔中相邻谐振单元的相邻磁壁均在同一平面上。
3.根据权利要求1或2所述基于三分之一等边三角形基片集成波导的带通滤波器，其特征在于：所述六边形谐振腔关于所述带通滤波器的中心横轴和中心纵轴对称。
4.根据权利要求1所述基于三分之一等边三角形基片集成波导的带通滤波器，其特征在于：所述两条微带线的阻抗均为50欧姆。
5.根据权利要求1或2或4所述基于三分之一等边三角形基片集成波导的带通滤波器，其特征在于：所述两条微带线关于所述带通滤波器的中心横轴和中心纵轴对称。
6.根据权利要求1所述基于三分之一等边三角形基片集成波导的带通滤波器，其特征在于：所述六边形谐振腔的底层金属层上刻蚀有两组缺陷地结构。
7.根据权利要求6所述基于三分之一等边三角形基片集成波导的带通滤波器，其特征在于：所述每组缺陷地结构包含两条平行的开槽线，每条开槽线的形状为哑铃形状。
8.根据权利要求6或7所述基于三分之一等边三角形基片集成波导的带通滤波器，其特征在于：所述两组缺陷地结构关于所述带通滤波器的中心横轴和中心纵轴对称。
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Assignee: Jiangsu Nanyou IOT Technology Park Ltd. Assignor: Nanjing Post & Telecommunication Univ. Contract record no.: 2016320000210 Denomination of utility model: Band pass filter based on one third equilateral triangle substrate integration waveguide Granted publication date: 20141022 License type: Common License Record date: 20161114 |
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