[发明专利]基于衬底集成波导开口谐振环的微波带通滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及微波毫米波混合集成电路(MMIC，Microwave and Millimeter-wave Integrated Circuits)或毫米波集成电路(MIC)中的微波滤波器，尤其涉及基于衬底集成波导开口谐振环结构的微波带通滤波器。

背景技术

微波滤波器是微波工程中重要的微波器件，它被广泛地运用于微波系统中，用来放行允许通过的微波频带，而截止不允许通过的微波频带。

常用的微波滤波器用矩形波导或者微带线来实现。但是，传统的设计思路常使得滤波器器件的体积大小成为发展的瓶颈。特别是在一些要求比较高的设计中，如果运用传统的设计思路实现起来会比较困难。其中，矩形波导具有损耗小、承受功率容量大以及品质因数Q值高等优点，但由于其体积大，难以与平面电路集成，因而难以满足现代技术发展所需具备的小型化和集成化要求；微带线虽具有体积小、重量轻以及易于集成等优点，但是其功率容量小及Q值低，因而在某些方面的应用受到一定的局限。

近年来，有学者提出一种新型的波导，即衬底集成矩形波导，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各自的优点，不仅体积小、重量轻以及可承受较高的功率门限，而且其Q值也较高。目前，已经有一些微波毫米波的无源器件或有源器件被设计在这种新型平台上，并且理论和实验均表明这些器件具有非常突出的特点，兼具矩形波导器件和微带器件的双重优点。例如，在文献1(“Integrated micro-strip and rectangular waveguide in planar form，”IEEEMicrowave Wireless Compon Lett.，vol.11，no.2，Feb.2001，pp.6870)以及文献2(“Low cost microwave oscillator using substrate integrated waveguide cavity”，IEEE Microwave and Wireless Comp.Lett.，Vol.13，No.2，2003，pp.48-50)中，都比较详细地介绍了用衬底集成波导这种新技术来设计新型的微波毫米波有源和无源器件。

近年来，随着对左手材料的研究不断深入，又有学者提出了一种新型的结构，即互补开口谐振环(CSRR，Complementary Split-Ring Resonators，也称镂空开口谐振环)。这种新型结构的左手特性十分灵活，具有很好的应用前景。目前这个结构已经被广泛地运用于一些新颖器件的设计，如在文献3(“Effective negative-stop-band microstrip lines based on complementary split ring resonators”，IEEE Microwave Wireless Comp.Lett.，Vol.14，2004，pp280282.)中，详细地介绍了开口谐振环的结构以及开口谐振环与微带线结合使用的无源器件的设计。

传统的平衡技术主要利用微带线(MSL，Micro-strip Line)或者共面波导(CPW，Co-planar Waveguide)传输线，因此一般需要巴伦(balan)结构，这样不仅增大了电路面积，而且会引入额外的损耗。而双面平行带线(DSPSL，Double-sided Parallel-strip Line)结构，容易实现低阻抗特性，且具有等幅反相的作用。

而迄今为止，尚无人将衬底集成波导开口谐振环与双面平行带线结构结合，设计双层镂空结构的微波带通滤波器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于衬底集成波导开口谐振环的微波带通滤波器，能够进一步增加滤波器的功率容量及缩小其体积。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于衬底集成波导开口谐振环的微波带通滤波器，包括：

在介质基板固定两排金属构件，组成衬底集成波导；该衬底集成波导的两端各连有一微带馈线，微带馈线和衬底集成波导的表面均为金属介质；在衬底集成波导的上表面位于两排金属构件之间腐蚀出m*n开口谐振环阵列；在衬底集成波导的下表面位于两排金属构件之间且对应于每列开口谐振环腐蚀出一排哑铃形面积体或哑铃形的变形面积。

进一步地，