[发明专利]一种基于四分之一模基片集成波导圆形腔的滤波功分器

说明书

本发明公开了一种基于四分之一模基片集成波导圆形腔的滤波功分器，由两个四分之一模基片集成波导圆形腔通过信号输入微带线相结合而成；四分之一模基片集成波导圆形腔是由基片集成波导圆形腔沿任意两条相互垂直的磁壁分割得到的，且沿其两直角边分别设置有信号输入微带线和信号输出微带线，其内部设置有场模式扰动孔和寄生通带抑制模式扰动孔；从信号输入端输入的信号分别进入两个四分之一模基片集成波导圆形腔，经过滤波和功分后由两个信号输出微带线的信号输出端输出。本发明在明显减小器件尺寸的同时，将滤波器和功分器结合起来，实现了一种高度集成的多功能无源器件，适用于微波毫米波通信系统本振的滤波和功分。

技术领域

本发明涉及一种基于四分之一模基片集成波导圆形腔的滤波功分器，属于微波无源器件技术领域。

背景技术

随着现代无线通信系统的高速发展和日臻成熟，作为其重要组成部分的滤波器和功分器也引起了广泛的关注和研究。在传统的低频设计中，微带结构的滤波器和功分器非常常见。但是，在毫米波频段中，微带结构的无源结构存在插损大、加工困难等问题；而传统的低损耗的金属波导结构具有结构复杂、设计困难、尺寸较大、无法平面集成等问题，因此，基片集成波导技术在毫米波频段具有的优势引起了人们的广泛关注。

基片集成波导技术是最近十几年来出现的低插入损耗、高品质因数、高功率容量的一种新型的波导器件，基于PCB和LTCC等工艺实现的各种基片集成波导无源以及有源兼具有传统金属波导和平面电路的优点，且生产成本和设计复杂度在微波毫米波频段具有无可比拟的优势。

目前引起广泛关注的5G毫米波通信系统，特别是大规模的MIMO系统，毫米波前端模块对电路的损耗、尺寸以及加工精度提出了更高的要求。因此，高集成度的器件或者模块成为了重要的研究热点。其中，发明人主要从两个方面考虑如何提高集成度：一个是从基片集成波导结构本身考虑如何减小尺寸，另一个是多功能的无源器件可以在无线通信系统中实现更加紧凑的结构。在许多传统的通信系统中，人们通常将滤波器和功分器分开设计最后级联使用，以实现滤波和功分的功能。这种设计方法存在的问题是电路的面积较大且损耗较大。于是，发明人考虑将滤波器和功分器结合起来设计，从而实现一种小尺寸、多功能、高集成度的无源器件。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于四分之一模基片集成波导圆形腔的滤波功分器，用于解决毫米波通信系统中无源器件尺寸大、损耗大、集成度差的技术问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于四分之一模基片集成波导圆形腔的滤波功分器，包括两个四分之一模基片集成波导圆形腔；

其中，所述四分之一模基片集成波导圆形腔是由基片集成波导圆形腔沿任意两条相互垂直的磁壁分割得到的，且沿其两直角边分别设置有信号输入微带线和信号输出微带线；所述基片集成波导圆形腔包括上下表面均覆有金属导电层的介质基片，且介质基片上沿圆周方向均匀分布有贯穿上下金属导电层的金属通孔；

所述四分之一模基片集成波导圆形腔的直角区域内设置有场模式扰动孔，金属通孔内侧的四分之一模基片集成波导圆形腔上设置有寄生通带抑制模式扰动孔，且场模式扰动孔及寄生通带抑制模式扰动孔均为贯穿介质基片及上下金属导电层的金属孔；

两个四分之一模基片集成波导圆形腔通过信号输入微带线相结合，即两个信号输入微带线连为一体，构成该滤波功分器的信号输入端；从信号输入端输入的信号分别进入两个四分之一模基片集成波导圆形腔，经过滤波和功分后由两侧信号输出微带线的信号输出端输出。

具体的，两个四分之一模基片集成波导圆形腔关于连为一体的信号输入微带线对称分布，所述信号输入微带线及信号输出微带线均采用50欧姆微带线，且信号输出微带线经过90°的转角实现信号输入端和信号输出端的方向一致性。