[发明专利]多层陶瓷基片集成波导滤波器

说明书

技术领域

本发明属于微波毫米波技术领域，具体涉及基于低温共烧陶瓷技术的多层基片集成波导滤波器。

背景技术

滤波器是系统整机中重要的无源元件之一，其性能直接影响了系统整体的选择性、噪声系数、增益和灵敏度等。金属腔体滤波器通常具有低损耗、高Q值、选择性好等优点，但其加工难度大、成本高、体积大，且与有源电路难以集成。基于基片集成波导技术的滤波器不仅具有与金属波导滤波器近似的优良性能，而且易于加工与平面集成，目前得到了广泛的研究和应用。随着系统对电路体积和重量的要求进一步苛刻，对基片集成波导滤波器也提出了更高的要求。而传统的单层平面基片集成波导滤波器已不能适应这一需求。

同时，由于频谱资源的有限，现代通信系统对滤波器的选择性要求也越来越高，这也要求滤波器在相同的阶数下具备较多的传输零点。对于N阶滤波器网络，传统拓扑结构最多只能产生N-2个有限传输零点，要增加传输零点的个数，只有进一步增加阶数，但随着阶数的增加也会使得滤波器的体积增大。

而采用源/负载耦合技术，在源和负载之间添加直接耦合路径，可以在N阶网络里产生N个传输零点，也就是说，要产生两个传输零点，传统滤波器拓扑结构至少需要4阶谐振器，而引入源/负载耦合后，只需要两阶谐振腔就可以实现两个传输零点。但要产生这两个传输零点的前提是，源/负载和两个谐振腔之间耦合中，需要有一个负（容性）耦合存在，但在传统平面基片集成波导滤波器中，由于其单层平面的结构，相邻谐振器之间的耦合一般只能实现正（感性）耦合，负耦合往往很难实现。虽然通过高阶模的模式变换，即在相邻的两个谐振腔中，其中一个谐振腔采用高阶谐振模式，可以实现负耦合，但高阶模谐振腔的体积较基模谐振腔的体积要大大增加，非常不利于系统的小型化和轻量化的发展需求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的多层陶瓷基片集成波导滤波器尺寸过大的不足，提出了一种多层陶瓷基片集成波导滤波器。

本发明的技术方案是：多层陶瓷基片集成波导滤波器，该滤波器为具有两个传输零点的二阶带通滤波器，其特征在于，包括从下往上依次层叠的第三金属层、第二介质基板、第二金属层、第一介质基板和第一金属层，所述金属化通孔阵列贯穿第一金属层、第一介质基板和第二金属层后在第一介质基板的两端开口处形成第一输入输出端和第二输入输出端，所述第一输入输出端和呈带状的第一共面波导输入输出结构连接，所述第二输入输出端和呈带状的第二共面波导输入输出结构连接，在第一输入输出端与第二输入输出端共用腔壁（两腔相邻的位置）上设有第一感性耦合窗（该耦合窗为一开口）引入源负载耦合，所述第一共面波导输入输出结构和第二共面波导输入输出结构位于第一金属层；金属化通孔阵列贯穿第二介质基板、第二金属层和第三金属层后形成第一谐振腔和第二谐振腔，在第一谐振腔与第二谐振腔共用腔壁（两腔相邻的位置）上设有第二感性耦合窗引入感性耦合（该耦合窗为一开口）。

进一步的，在第一输入输出端与第一谐振腔之间的设有容性耦合窗引入容性耦合。

进一步的，在第二输入输出端与第二谐振腔两侧边缘设有第三感性耦合窗引入感性耦合。

本发明的优点和有益效果：相比于传统的基片集成波导滤波器，只需通过调整上层输入输出端和下层谐振腔之间耦合槽的位置和尺寸，就可以调整耦合性质和耦合强度，从而可以根据需要灵活传输零点的位置，同时其所占电路板面积减小一半以上，更适合于系统小型化和集成应用，该滤波器制作工艺简单，与现有成熟的低温共烧陶瓷工艺兼容，非常适合于批量化生产。

附图说明

图1为本发明的总体结构爆破示意图。

图2为本发明的总体结构的侧视示意图。

图3为本发明的第一金属层的平面结构的几何参数示意图。

图4为本发明的第二金属层的平面结构的几何参数示意图。

图5为本发明的一个实施例的实测功能效果图。

附图标记说明：第一介质基板11、第二介质基板12、第一金属层21、第二金属层22、第三金属层23、第一共面波导输入输出结构31、第二共面波导输入输出结构32、第一输入输出端41、第二输入输出端42、第一谐振腔51、第二谐振腔52、第一感性耦合窗61、第二感性耦合窗62、第三感性耦合窗63、容性耦合窗7、金属化通孔阵列8。

具体实施方式