专利名称：基于折叠基片集成波导带通滤波器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种微波毫米波混合集成电路和毫米波集成电路中的滤波器。
背景技术：
微波滤波器是通信系统中的重要的器件，在通带范围内它能使微波信号传输，而 在阻带范围内它阻止微波信号的传输。传统带通滤波器的设计运用矩形波导或者微带线
并借助于等效电路的理论。传统的矩形波导具有损耗小，功率容量大，Q值高等优点， 但体积大，难以与平面电路集成，而现代技术的发展则对小型化，集成化具有相当高的
要求；近年来有学者提出的衬底集成波导是一种类似矩形波导的导波结构，通过加工在 微带衬底上的两排金属柱，把矩形波导制作到微带衬底上。这种新型传输线融合了矩形 波导和微带线的优点，具有损耗小、承受功率容量大、Q值高等优点的同时，还易于与 平面电路集成。随着现代通信系统中微波器件越来越趋向小型化，基于衬底集成波导的 微波器件所占的面积仍然较大，为此，有学者在衬底集成波导的基础上提出了一种新型 的导波结构一折叠基片集成波导，文献1 "Analysis and Experiments of Compact Folded Substrate-Integrated Waveguide" , IEEE Trans. On Microwave and Techniques, 1(2008), pp.88-93介绍了折叠基片集成矩形波导的传输特性，新型的折叠基片集成矩形波导经由 衬底集成波导结构中间横向折叠而来，折叠后高度变为原衬底集成波导高度的两倍，宽 度为原衬底集成波导的一半左右，原衬底集成波导的上表面折叠后经层压在中间形成金 属面；文献2 "Half Mode Substrate Integrated waveguide (HMSIW) Bandpass Filter", 正EE Microwave Wireless Compon. Lett., 4 (2007), pp.265-267介绍了半模衬底集成波导 窄槽带通滤波器。随着PCB和LTCC技术的发展，这种折叠基片集成波导将具有广阔 的应用前景。
实用新型内容
本实用新型提供一种基于折叠基片集成波导带通滤波器，该滤波器设计简单、阻带 宽，具有很好的谐波抑制能力，而且电路设计在中间金属面上，所以该带通滤波器还具 有强的抗电磁干扰性能。
实现本实用新型的技术方案为 一种折叠基片集成波导带通滤波器，包括两块介质 基板，介质基板叠加在一起，在该两块介质基板之间设置中间金属层，上下金属层分别 覆盖在介质基板表面；在该两块介质基板上设置两排金属柱，该两排金属柱穿过介质基
板，上述结构形成折叠基片集成波导，所述的两排金属柱形成折叠基片集成波导壁，在所述的中间金属层上蚀刻出一个或一个以上的窄槽；在两排金属柱之间的中间金属层上 分别设置输入端口和输出端口。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点在于(1)以折叠基片集成波导为平台进 行滤波器的设计，设计出的滤波器具有小体积，轻重量，低剖面，较高的Q值。它的横 向尺寸几乎是波导的一半，结构更为紧凑。(2)中间金属层提供了更多的电路设计空间, 集成度更高，由于是电路是设计在中间金属面上，所以也提供了更好的抗电磁干扰能力。 (3)其平面结构易于和其他平面电路或系统连接，通过简单的锥形结构就可实现和带状 线、微带或共面波导馈线的连接。(4)其通带内，回波损耗低于20dB,两输出端口的插 入损耗低于1.5dB,由于两相邻槽之间形成的谐振器是四分之一相位波长，所以第一个寄 生通带出现在三倍中心频率的频点上，使得该滤波器的上阻带宽达8GHz，具有强的谐 波抑制能力。(5)结构简单，制作方便，成本低。鉴于该滤波器设计比较简单，阻带宽, 具有很好的谐波抑制能力以及强的抗电磁干扰性能，所以这种设计方案有望在高隔离、 高抗电磁干扰、高性能、高功率容量的电路和集成电路中获得广泛的应用。
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
图1是本实用新型折叠基片集成波导带通滤波器中间层的平面俯视图。 图2是本实用新型折叠基片集成波导带通滤波器的侧视图。
图3是本实用新型折叠基片集成波导带通滤波器馈电端微带线到带状线的过渡结构图。
具体实施方式
结合图1和图2，本实用新型折叠基片集成波导带通滤波器，包括两块介质基板1、 2，介质基板l、 2叠加在一起，在该两块介质基板l、 2之间设置中间金属层3，上下金 属层4、 5分别覆盖在介质基板2、 1表面；在该两块介质基板1、 2上设置两排金属柱6、 7，该两排金属柱6、 7穿过介质基板1、 2，上述结构形成折叠基片集成波导，所述的两 排金属柱6、 7形成折叠基片集成波导壁，在所述的中间金属层3上蚀刻出一个或一个 以上的窄槽；在两排金属柱6、 7之间的中间金属层3上分别设置输入端口 8和输出端 口9。馈电端采用带状线IO、 11与折叠基片集成波导连接；为了便于与同轴接头连接， 采用微带12、 13到带状线10、 ll过渡。
其中，介质基板l、 2的厚度可以为0.32义 0.49义，介电常数范围可以为2 15。两 排金属柱6、 7的金属柱的直径小于0.2义g，相邻两金属柱之间的间距不大于金属柱直径的两倍。两排金属柱6、 7之间的间距a依据不同的介质基板、工作频段而有所变化， a的范围为0.25zl 0.5;i 。介电常数为2.65的介质基板1、 2的厚度为0.8mm， 50欧姆 微带线12、 13宽度Wm为2.2mm，长度Lm为lmm。 50欧姆微带线12、 13到带状线 10、 11的锥形变换长度Lt为1.2mm;带状线10、 11的宽度Ws为L14mm,长度Ls为 3mm。在中间金属层3上蚀刻窄槽，窄槽的个数为1~5，窄槽的长度范围为0.2义 0.3义， 窄槽的宽度视不同的情况而定，相邻窄槽之间的距离范围为0.2义 0.3A。
实施例。结合图1、图2，本实用新型折叠基片集成波导窄槽带通滤波器，包括介 质基板1、 2，该介质基板1、 2的厚度为0.8mm ，介电常数为2.65。在介质基板1、 2 上设置两排金属柱6、7，并形成折叠基片集成波导壁。相邻两金属柱之间的间距为1.2mm (这两排金属柱直径小于0.2义g ，相邻两金属柱之间的间距不大于金属柱直径的两倍)； 两排金属柱之间的间距a为10mm，折叠基片集成波导长28mm; 50欧姆微带12、 13 线宽为2.2mm。微带到带状线的锥形变换的宽边Wm为2.2mm,长度Lt为1.2mm。带 状线的宽度Ws是1.14mm，长度Ls是3mm。输入端口和输出端口之间的距离为38.4mm。 第一窄槽15的宽度为0.6mm，长度为6mm，第二、三窄槽16、 17的宽度为0.4mm， 长度为5.5mm。第一窄槽15与第二窄槽16之间的距离是6mm，第一窄槽15与第三窄 槽17间的距离也是6mm。金属柱之间的距离14是0.74mm (中间金属层3到折叠区域 的金属柱之间的距离应该在金属柱半径0.3mm和介质板厚度0.8mm)。
用矢量网络分析仪HP8510C测试的结果表明本实用新型提出的折叠基片集成矩 形波导窄槽带通滤波器在其通带内，回波损耗低于20dB,两输出端口的插入损耗低于 1.5dB,中心频率5.65GHz，通带带宽为15%，上阻带带宽达8GHz，总体积(含微带转 换)为38.4mmX26mmXl.6mm。
根据带通通带的上边频率，确定窄槽的相关尺寸。窄槽有两个参量槽的宽度和槽 的长度。槽的宽度控制相邻谐振器(两个相邻槽之间部分形成一个谐振器)之间的耦合 槽，槽的长度决定带通滤波器的中心频率。带通滤波器的实现带通滤波器=高通滤波 器+带阻滤波器。由折叠基片集成波导决定高通滤波器；槽的长度决定带阻滤波器的谐 振频率。本实用新型是为适应微波毫米波混合集成电路与毫米波集成电路的应用而设计 的，因而滤波器馈电端特别设计了到带状线的转换，以便更好地和其他微波毫米波混合 集成电路或者毫米波集成电路相连接。带状线变换和折叠基片集成波导设计在同一介质 衬底板上，成为一个整体结构，无需额外的组装以及调试附件，因此非常适合集成化以 及批量生产的要求。
权利要求1、 一种折叠基片集成波导带通滤波器，包括两块介质基板[l、 2]，其特征在于介质基板[l、 2]叠加在一起，在该两块介质基板[l、 2]之间设置中间金属层[3]，上下金属层 [4、 5]分别覆盖在介质基板[2、 l]表面；在该两块介质基板[l、 2]上设置两排金属柱[6、 7]，该两排金属柱[6、 7]穿过介质基板[1、 2]，上述结构形成折叠基片集成波导，所述的 两排金属柱[6、 7]形成折叠基片集成波导壁，在所述的中间金属层[3]上蚀刻出一个或一 个以上的窄槽；在两排金属柱[6、 7]之间的中间金属层[3]上分别设置输入端口[8]和输出 端口[9]。
2、 根据权利要求1所述的折叠基片集成波导带通滤波器，其特征在于馈电端采 用带状线[IO、 ll]与折叠基片集成波导连接；为了便于与同轴接头连接，采用微带[12、 13]到带状线[10、 ll]过渡。
3、 根据权利要求1所述的折叠基片集成波导带通滤波器，其特征在于介质基板 [1、 2]的厚度为0.32义 0.49义，介电常数范围为2 15。
4、 根据权利要求1所述的折叠基片集成波导带通滤波器，其特征在于两排金属 柱[6、 7]的金属柱的直径小于0.2义g，相邻两金属柱之间的间距不大于金属柱直径的两 倍。
5、 根据权利要求1所述的折叠基片集成波导带通滤波器，其特征在于两排金属 柱[6、 7]之间的间距a的范围为0.25/L 0.5义。
6、 根据权利要求1所述的折叠基片集成波导带通滤波器，其特征在于介电常数 为2.65的介质基板[l、 2]的厚度为0.8mm， 50欧姆微带线[12、 13]宽度Wm为2.2mm， 长度Lm为lmm。
7、 根据权利要求1所述的折叠基片集成波导带通滤波器，其特征在于50欧姆微 带线[12、 13]到带状线[10、 ll]的锥形变换长度Lt为1.2mm;带状线[10、 ll]的宽度Ws 为1.14mm，长度Ls为3mm。
8、 根据权利要求1所述的折叠基片集成波导带通滤波器，其特征在于在中间金属层[3]上蚀刻窄槽，窄槽的个数为1 5，窄槽的长度范围为0.2/L 0.3义，窄槽的宽度视 不同的情况而定，相邻窄槽之间的距离范围为0.2/L 0.3;i。
专利摘要本实用新型公开了一种折叠基片集成波导窄槽带通滤波器。它在两层层叠的介质基板上设置两排金属柱，中间夹了一层金属面构成了折叠基片集成波导，在该折叠基片集成波导中间金属面上表面蚀刻出窄槽结构。通过合理设计窄槽尺寸，实现带通滤波性能；为了实现与带状线之间过渡，设计增加了由折叠基片集成波导到带状线的锥形过渡结构。本实用新型具有结构简单、良好的谐波抑制能力以及强的抗电磁干扰性能，易于和其他的平面微波毫米波电路集成的显著等优点。
文档编号H01P1/20GK201156573SQ20082003105
公开日2008年11月26日 申请日期2008年1月25日 优先权日2008年1月25日
发明者朱忠博, 超 李, 李翠霞, 磊 汪, 超 王, 董士伟, 车文荃, 伟 马 申请人:南京理工大学