[发明专利]一种圆形基片集成波导带通滤波器

说明书

本发明公开了一种圆形基片集成波导带通滤波器。该滤波器包括上层金属贴片、介质基片、下层金属贴片；所述上层金属贴片的中部为圆形贴片，圆形贴片中心设有一个金属通孔，其上、下两侧分别设置两个金属通孔；圆形贴片的左、右两侧分别通过第一、第二共面波导过渡为第一、第二微带线，并分别连接输入端、输出端；圆形贴片上、下两侧分别连接矩形贴片，圆形贴片中沿着圆周边线、矩形贴片中沿着不与圆形贴片连接的三侧边线分别设金属通孔；圆形贴片上刻蚀4组第一、第二矩形槽和圆弧形槽，第一、第二矩形槽沿着圆形贴片的径向设置，将圆形贴片均分成四部分。本发明滤波器具有体积小、重量轻的优点，且保证了较好的带外抑制，通带频率选择性好。

技术领域

本发明涉及微波滤波器的技术领域，特别是一种圆形基片集成波导带通滤波器。

背景技术

为5G应用部署下一代无线系统需要一种简单高效的集成技术，因此开发体积小、性能高、成本低的微波和毫米波组件则显得非常必要。滤波器作为无线通信系统的重要组成部分，在具备功率容量大，品质因数高，低损耗的同时也向着小型化、易加工、高度集成的方向发展。传统的导波形式不能同时满足以上要求，因而提出一些可以同时实现上述性能的新型技术变得十分重要，基片集成波导(SIW)技术(D.Deslandes,and K.Wu.Integratedmicrostrip and rectangular waveguide inplanar form,I EEE Microw.WirelessCompon.Lett.,2001,11(2):68–70.)正是在此应用背景下提出的。

SIW以低成本的制造工艺、简单的设计规则和完整的屏蔽来实现任何类型的组件和天线,其实现形式更加丰富，结构更加灵活且易于与其他电路元器件结合，满足5G通信系统对现代通信技术的要求，适合微波毫米波电路的集成与大批量生产。但是SIW也存在一定的不足，在频率较低时，结构尺寸相对较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、容易实现的圆形基片集成波导带通滤波器，该滤波器既保证了较好的通带性能，又能提高带外抑制性能。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种圆形基片集成波导带通滤波器，包括由上至下设置的上层金属贴片、介质基片、下层金属贴片；

所述上层金属贴片的中部为圆形贴片，圆形贴片中心设有一个第一金属通孔，第一金属通孔的上、下两侧分别设置两个第二金属通孔，第一金属通孔的直径大于第二金属通孔；

圆形贴片的左、右两侧分别通过第一共面波导、第二共面波导过渡为第一微带线、第二微带线，第一微带线连接输入端、第二微带线连接输出端；

圆形贴片上、下两侧分别连接一个矩形贴片，圆形贴片中沿着圆周边线设有一排第三金属通孔，矩形贴片中沿着不与圆形贴片连接的三侧边线分别设有一排第四金属通孔；每个金属通孔从上至下依次贯穿上层金属贴片、介质基片、下层金属贴片；

圆形贴片上刻蚀4组第一矩形槽、第二矩形槽和圆弧形槽，圆弧形槽沿着第三金属通孔的内侧设置，第一矩形槽与圆弧形槽相连，第一矩形槽、第二矩形槽沿着圆形贴片的径向设置，将圆形贴片均分成四部分。

进一步地，所述圆形贴片的宽度即圆形贴片的圆心到圆形贴片圆周处的第三金属通孔的圆心间的距离，采用面积等效法确定，根据以下公式确定矩形谐振腔的尺寸：

式中，f_c为圆形基片集成波导带通滤波器的截止频率，v为光在介质基片中的传播速度，λ_c为截止频率f_c所对应的波长，a_equ为矩形贴片的等效宽度，a_siw为矩形谐振腔的实际宽度，c为光在真空中传播的速度，ε_r为介质基片的介电常数，d为第三金属通孔、第四金属通孔的直径，p为矩形贴片上相邻第四金属通孔之间的距离。