[发明专利]一种基于脊间隙波导的三阶V波段带通滤波器

说明书

本发明公开了一种基于脊间隙波导的三阶V波段带通滤波器，它是一种平行耦合式带通滤波器。平行耦合带通滤波器的谐振器为半波长，并且各谐振器平行放置，边缘靠近相互耦合。根据奇模偶模理论分析可知，这种耦合效应最终产生带通滤波器特性，本发明滤波器的相对带宽较宽，带外抑制、带内插入损耗、带内平坦度和反射系数优于普通的V波段带通滤波器，其具有重量轻、结构简单紧凑、可靠性高、性能稳定、加工成本低等优点。

技术领域

本发明涉及一种V波段滤波器，更具体地，涉及一种基于脊间隙波导的三阶V波段带通滤波器。

背景技术

微带滤波器由于其尺寸小、成本低，重量小以及低色散传播特性，是毫米波频段的理想解决方案。尽管在过去的几十年中，印刷电路板材料和电路印刷技术有了很大的改进，但微带滤波器的插入损耗还是很高，特别是在毫米波波段。这是由于高频时的辐射泄漏和材料的损耗因子。使用金属封装可以大大消除辐射泄漏。然而，滤波器的整体尺寸会变得相当大和笨重。而对于射频介质基板的损耗因数，尽管材料的损耗性能有所改善，但相关的损失在许多应用中是不可接受的。因此，需要一种新的平面横向电磁技术来满足日益增长的毫米波通信系统的需求。此外，它应该具有印刷电路技术的优点，并克服过大的损耗特性。

脊间隙波导是一种毫米波波导介质。这项技术是基于平行板波导，介质板周围有周期性电磁带结构控制传播的方向和抑制辐射泄漏。因此，它实现了不需要电接触的TEM传输线。另外，利用空气作为传播介质，这在很大程度上避免了介质材料的损耗。当频率达到毫米波频段时，矩形波导尺寸过小、加工难度大以及装配等问题，在这些方面脊间隙波导优于矩形波导。在毫米波频段时，微带线出现损耗过大、功率容量低诸多问题，脊间隙波导优于微带线。

目前，脊间隙波导在天线和功分器件上研究和应用越来越多，但在滤波器的应用上有所欠缺，如何利用脊间隙波导实现高性能的滤波器是非常有研究价值的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于脊间隙波导的三阶V波段带通滤波器，以实现较好的频率选择，具有较好的带内平坦度和驻波。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于脊间隙波导的三阶V波段带通滤波器，包括了输入端口、输出端口和三阶平行耦合微带线，其特征在于三阶平行耦合微带线包括了第一阶平行微带线，第二阶平行微带线和第三阶平行微带线，所述的输入端口与第一阶平行微带线之间通过半波长谐振器边缘靠近相互耦合，所述的输出端口与第三阶平行微带之间通过半波长谐振器边缘靠近相互耦合，微带线附近是周期性蘑菇细胞阵列，所述的半波长谐振器尺寸为L4=3.7mm，L5=0.9mm，W4=0.8mm，W5=1mm，所述的输入端口与第一阶平行微带线之间间隙G0=0.1mm, 所述的输出端口与第三阶平行微带线之间间隙也为0.1mm，所述的第一阶平行微带线尺寸为L1=1.96mm，W1=0.7mm，所述的第二阶平行微带线尺寸为L2=2.00mm，W2=0.7mm，所述的第三阶平行微带线尺寸为L3=1.98mm，W3=0.7mm，所述蘑菇型细胞阵列包括圆形贴片半径0.4mm和金属化过孔半径0.13m。本发明滤波器的相对带宽较宽，带外抑制、带内插入损耗、带内平坦度和反射系数优于普通的V波段带通滤波器，其具有重量轻、结构简单紧凑、可靠性高、性能稳定、加工成本低等优点。

附图说明

图1是本发明的滤波器示意图。

图2是本发明的滤波器仿真结果图。

图中1-蘑菇细胞阵列、2-输出端口（微带线和脊间隙波导之间的过渡结构）、3-第三阶平行微带线、4-第二阶平行微带线、5-第一阶平行微带线、6-输入端口（微带线和脊间隙波导之间的过渡结构）。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案。

结合图1和图2，一种基于脊间隙波导的三阶V波段带通滤波器，包括了输入端口6、输出端口2和三阶平行耦合微带线，其特征在于三阶平行耦合微带线包括了3-第一阶平行微带线，第二阶平行微带线4和第三阶平行微带线5，所述的输入端口6与5-第一阶平行微带线之间通过半波长谐振器边缘靠近相互耦合，所述的输出端口2与第三阶平行微带3之间通过半波长谐振器边缘靠近相互耦合，微带线附近是周期性蘑菇细胞阵列的孔。所述的半波长谐振器尺寸为L4=3.7mm，L5=0.9mm，W4=0.8mm，W5=1mm，图1所示的结构6，结构2也为半波长谐振器，其尺寸和结构6相同。所述的输入端口与第一阶平行微带线之间间隙G0=0.1mm,图1所示的结构6与结构5之间间隙。所述的输出端口与第三阶平行微带线之间间隙也为0.1mm图1所示的结构2与结构3之间间隙。所述的第一阶平行微带线尺寸为L1=1.96mm，W1=0.7mm，图1所示的结构5。所述的第二阶平行微带线尺寸为L2=2.00mm，W2=0.7mm，图1所示的结构4。所述的第三阶平行微带线尺寸为L3=1.98mm，W3=0.7mm，图1所示的结构3。周期性蘑菇细胞阵列是脊间隙波导的基本组件之一，上面加上一层平行金属板，由此形成平行板TEM波导。所述蘑菇型尺寸如下：圆形贴片半径R=0.4mm，金属化过孔半径r=0.13mm，介质基板厚度t=0.381mm，单元周期p=0.9mm，介质基板相对介电常数εr=3.0，图1所示的结构1。蘑菇型单元加工在介质板上，板子底部接地至关重要，所镀金属化通孔能够抑制场在介质板内部的传播。