专利名称：折叠式基片集成波导滤波器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于微波技术领域，涉及一种基于LTCC工艺的FSIW滤波器。
背景技术：
基片集成波导(SIW)是近些年快速发展的一种导波结构。折叠式基片集成波导 (FSIff)也被提出并实现了一些器件。基于LTCC的FSIW滤波器近些年鲜有报道。目前所采用的FSIW滤波器结构基于传统的折叠式滤波器拓扑，实现了 4阶椭圆函 数响应。上层排列两个谐振腔，下层排列两个谐振腔，上下谐振腔对称。这种结构，随着滤 波器阶数的增加，横向面积也要增大(如果是2Xn阶滤波器，则横向面积为η个FSIW谐振 腔)，并且其仅适用于横向折叠式滤波器拓扑，不能应用到更多的滤波器拓扑中，以实现需 要的滤波器响应。
实用新型内容本实用新型的技术解决问题是克服现有技术的不足，提出了一种结构简单、横截 面积小的折叠式基片集成波导滤波器。本实用新型的技术解决方案是折叠式基片集成波导滤波器，包括η个折叠式基 片集成波导谐振腔，编号依次为1 η，η个谐振腔呈两列布置，其中，编号为奇数的谐振腔 位于同一列，编号为偶数的谐振腔位于另一列；每个谐振腔占用两层，编号为奇数的谐振腔 与编号为偶数的谐振腔之间上下交错耦合，交错耦合的两个谐振腔之间有一层并行排列； 同一列的上下两个谐振腔对齐排列。所述的交错耦合的两个谐振腔并行排列的层之间通过金属通孔形成的耦合窗进 行磁耦合。所述的同一列的上下两个谐振腔相邻的层之间根据耦合窗口位置的不同进行电 耦合或者磁耦合。折叠式基片集成波导滤波器，包括2η个折叠式基片集成波导谐振腔，编号依次为 1 2η，2η个谐振腔呈两列布置，其中，编号为1 η的谐振腔位于同一列，编号为η+1 2η 的谐振腔位于另一列；每个谐振腔占用两层，两列谐振腔完全对齐，不同列的谐振腔之间通 过对齐的两层进行耦合，对于同一列的上下两个谐振腔，上面谐振腔的下层和下面谐振腔 的上层对齐。所述的不同列同一层的两个谐振腔相邻处为折叠处，对齐的两层之间或同一谐振 腔的上下两层之间通过金属导带进行电耦合，耦合量的大小通过金属导带的尺寸和位置调 離
iF. ο所述的不同列同一层的两个谐振腔相邻处为输入输出端，对齐的两层之间或同一 谐振腔的上下两层之间通过金属通孔形成的耦合窗进行磁耦合，耦合量的大小通过耦合窗 口的尺寸调整。所述的同一列的上下两个谐振腔相邻的层之间根据耦合窗口位置的不同进行电耦合或者磁耦合。本实用新型与现有技术相比的优点在于本实用新型折叠式基片集成波导滤波器 的新的谐振腔间耦合结构，包括上下交错两腔之间进行磁耦合，同层对齐两腔之间进行电 耦合和磁耦合。这些耦合结构确保了两种滤波器拓扑结构的实现，可以在仅占有两个FSIW 谐振腔横向尺寸的面积中，实现高阶椭圆及准椭圆函数响应的滤波器，极大的降低了设计 和优化的难度。本实用新型的FSIW-LTCC滤波器设计思路新颖，结构简单，不需要大量的设 计调试工作，降低了生产成本。其性能优良，能够在Ku频段提供较好的滤波性能，为高频 段、小尺寸LTCC滤波器的设计提供了设计模板。
图1为现有的FSIW滤波器谐振腔结构；图2为现有的FSIW滤波器上下对齐两腔之间的耦合结构；图3为本实用新型FSIW滤波器上下交错两腔之间的耦合结构；图4为由图2和图3耦合结构可实现的滤波器拓扑；图5为本实用新型FSIW滤波器的同层对齐两腔之间的电耦合；图6为本实用新型FSIW滤波器的同层对齐两腔之间的磁耦合；图7为由图5和图6耦合结构可实现的滤波器拓扑；图8为采用本实用新型结构的切比雪夫函数响应的FSIW滤波器模型(增大了 ζ 向尺寸)；图9为采用本实用新型结构的切比雪夫函数响应的FSIW滤波器仿真结果；图10为采用本实用新型结构的切比雪夫函数响应的FSIW滤波器测试结果；图11为采用本实用新型结构的FSIW准椭圆滤波器模型(增大了 ζ向的尺寸)；图12为采用本实用新型结构的FSIW准椭圆滤波器仿真结果；图13为采用本实用新型结构的FSIW准椭圆滤波器测试结果；图14为采用本实用新型结构的FSIW准椭圆滤波器模型示意图。
具体实施方式
LTCC的多层结构，为FSIW的实现提供了方便。本实用新型中的FSIW谐振腔如图 1所示，其折叠方向与波传播方向垂直，折叠后每个谐振腔占用两层，中间由金属层隔开，在 折叠的地方，金属层距离谐振腔边留有约等于谐振腔高度的距离，从而使场由上一层经过 折叠的地方传播到下一层。在TElOl模式下，折叠的地方是电场的最大处。表ISIW谐振腔和FSIW谐振腔之间的对比
权利要求1.折叠式基片集成波导滤波器，其特征在于包括η个折叠式基片集成波导谐振腔，编 号依次为1 η，η个谐振腔呈两列布置，其中，编号为奇数的谐振腔位于同一列，编号为偶 数的谐振腔位于另一列；每个谐振腔占用两层，编号为奇数的谐振腔与编号为偶数的谐振 腔之间上下交错耦合，交错耦合的两个谐振腔之间有一层并行排列；同一列的上下两个谐 振腔对齐排列。
2.根据权利要求1所述的折叠式基片集成波导滤波器，其特征在于所述的交错耦合 的两个谐振腔并行排列的层之间通过金属通孔形成的耦合窗进行磁耦合。
3.根据权利要求1所述的折叠式基片集成波导滤波器，其特征在于所述的同一列的 上下两个谐振腔相邻的层之间根据耦合窗口位置的不同进行电耦合或者磁耦合。
4.折叠式基片集成波导滤波器，其特征在于包括2η个折叠式基片集成波导谐振腔， 编号依次为1 2η，2η个谐振腔呈两列布置，其中，编号为1 η的谐振腔位于同一列，编 号为η+1 2η的谐振腔位于另一列；每个谐振腔占用两层，两列谐振腔完全对齐，不同列的 谐振腔之间通过对齐的两层进行耦合，对于同一列的上下两个谐振腔，上面谐振腔的下层 和下面谐振腔的上层对齐。
5.根据权利要求4所述的折叠式基片集成波导滤波器，其特征在于所述的不同列同 一层的两个谐振腔相邻处为折叠处，对齐的两层之间或同一谐振腔的上下两层之间通过金 属导带进行电耦合，耦合量的大小通过金属导带的尺寸和位置调整。
6.根据权利要求4所述的折叠式基片集成波导滤波器，其特征在于所述的不同列同 一层的两个谐振腔相邻处为输入输出端，对齐的两层之间或同一谐振腔的上下两层之间通 过金属通孔形成的耦合窗进行磁耦合，耦合量的大小通过耦合窗口的尺寸调整。
7.根据权利要求4所述的折叠式基片集成波导滤波器，其特征在于所述的同一列的 上下两个谐振腔相邻的层之间根据耦合窗口位置的不同进行电耦合或者磁耦合。
专利摘要本实用新型提出了3种适用于折叠式基片集成波导(FSIW)谐振腔间耦合的结构，实现了基于LTCC工艺的FSIW滤波器。FSIW滤波器包括n个FSIW谐振腔，编号依次为1～n，n个谐振腔呈两列布置，其中，编号为奇数的谐振腔位于同一列，编号为偶数的谐振腔位于另一列；每个谐振腔占用两层，编号为奇数的谐振腔与编号为偶数的谐振腔之间即可以上下交错耦合且交错耦合的两个谐振腔之间有一层并行排列，也可以完全对齐且不同列的谐振腔之间通过对齐的两层进行耦合，同一列的上面谐振腔的下层和下面谐振腔的上层对齐通过共用金属层上的耦合窗实现耦合。本实用新型结构简单，为设计高阶数、小尺寸的LTCC滤波器提供了极好的模板。
文档编号H01P1/211GK201859930SQ20092035081
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者于洪喜, 张睿奇, 杨飞, 殷新社 申请人:西安空间无线电技术研究所