[发明专利]一种多层基片集成波导双通带滤波器

说明书

本发明提出了一种多层基片集成波导双通带滤波器，采用双模谐振器垂直耦合结构，利用谐振器的多谐振模特性产生两个通带，利用SIW谐振腔不同模式之间的正交性独立进行各个谐振模之间的耦合，通过调节谐振器的尺寸调节两个通带的中心频率，通过调节谐振模之间的混合耦合方式来调节两个通带的带宽。本发明由于采用的是垂直耦合，可以利用不同模式之间的正交性独立设计谐振模之间的电耦合、磁耦合或混合耦合，为滤波器的设计带了更大的自由度，本发明采用谐振模的垂直混合耦合提高滤波器的选择性。

技术领域

本发明涉及波导领域，特别涉及一种多层基片集成波导双通带滤波器。

背景技术

随着现代无线通信系统朝着高集成度和多模式通信等方向发展，因此要求系统中的滤波器拥有多通带、高带外抑制、紧凑尺寸等特性，基片集成波导 (substrateintegrated waveguide,SIW)由于能够兼顾微带结构的紧凑、易于集成、易于加工和波导的低插损、高Q值等优点，为微波毫米波电路和系统设计提供了有效的方案。同时，随着现代无线通信系统朝着高集成度、高可靠性和多模式通信等方向发展的特点，SIW双带滤波器被广泛的应用于现在无线通信系统中。

双模双带SIW滤波器由于其高Q值、易于集成等优点成为当下的研究热点。如图1所示，传统的双模双滤波器自上而下依次包括顶层金属1、基片介质层2、底层金属3，还包括谐振器之间的耦合窗口4、源和谐振器之间的耦合窗口5。各层之间采用平面耦合的方式实现两个通带，首先通过微带不平衡馈电方式激励起SIW谐振器里的两个正交模TE₁₀₂和TE₂₀₁模，两个谐振模分别通过耦合窗口耦合产生第一、第二通带，但是其他的寄生模式也会通过同一耦合窗口进行耦合，势必带来寄生通带。另外，由于形成通带的两个谐振模通过同一窗口进行耦合，耦合系数不能独立调节，因此两个通带的带宽也不能独立控制。同时，平面耦合结构的物理尺寸也比较大，增加了加工成本和系统体积。

如何实现SIW双带滤波器双通带完全独立可控、高选择性以及紧凑设计，是目前亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种多层基片集成波导双通带滤波器。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种多层基片集成波导双通带滤波器，采用双模谐振器垂直耦合结构，利用谐振器的多谐振模特性产生两个通带，利用SIW谐振腔不同模式之间的正交性独立进行各个谐振模之间的耦合，通过调节谐振器的尺寸调节两个通带的中心频率，通过调节谐振模之间的混合耦合方式来调节两个通带的带宽。

可选地，所述多层基片集成波导双通带滤波器包括：顶层金属层、中间金属层、底部金属层、第一基片介质层和第二基片介质层；

基模和第一高次模分别通过刻蚀在中间金属层上的耦合窗口进行垂直混合电磁耦合，分别产生第一通带、第二通带；

通过调节SIW谐振器的宽度、宽长比来独立控制两个谐振模的谐振频率，通过调节垂直耦合窗口大小来独立控制两个谐振模的耦合系数，两个通带的中心频率和带宽独立控制。

可选地，所述中间金属层上设计有第一耦合窗口、第二耦合窗口、第三耦合窗口、第四耦合窗口、第五耦合窗口；

第一耦合窗口和第二耦合窗口刻蚀在基模磁场最大的位置，第三耦合窗口和第五耦合窗口刻蚀在第一高次模电场最大的位置，第四耦合窗口刻蚀在基模电场最大的位置，基模电场最大的位置同时也是第一高次模磁场最大的位置。

可选地，所述第一耦合窗口和第二耦合窗口为长方形。

可选地，通过调节第一耦合窗口和第二耦合窗口的宽度来独立调节所述基模的磁耦合系数。

可选地，所述第三耦合窗口、第四耦合窗口和第五耦合窗口为圆形。