[发明专利]基于通孔扰动的高次模基片集成波导圆形腔滤波器

说明书

本发明公开了一种基于通孔扰动的高次模基片集成波导圆形腔滤波器，包括二阶基片集成波导圆形腔，二阶基片集成波导圆形腔由单个基片集成波导圆形腔中心对称得到，二阶基片集成波导圆形腔包括介质基片，介质基片的上表面设有上金属层，介质基片的下表面设有下金属层，介质基片中沿二阶基片集成波导圆形腔的周向均匀分布有贯穿上金属层和下金属层的金属通孔，同时介质基片中心和四周添加若干贯穿上金属层和下金属层的金属微扰通孔。相对于传统的基于基模的基片集成波导滤波器以及多层和多阶结构的基片集成波导滤波器，本发明结构简单，加工方便，体积更小，频率更高，适用于42～47GHz频段，可以应用到该频段的5G毫米波移动通信系统中。

技术领域

本发明涉及微波无源器件领域，特别是涉及一种基于通孔扰动的高次模基片集成波导圆形腔滤波器。

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也引起了广泛的关注和研究。传统的滤波器通常可以分为平面结构和非平面结构两大类。平面结构经常用到的诸如微带线、带状线和槽线等，而非平面结构主要由矩形波导、圆波导以及同轴线等结构构成。平面结构电路可以容易的将有源和无源等结构电路进行互连。然而，当频率增高到波长与传输线相比拟时，平面电路辐射损耗增加，传输效率降低导致这种结构不适合工作在毫米波波段，也无法构成高Q值的部件。相反，非平面结构具有损耗小、功率容量大等优点，但很难与其他电路如有源器件等有效的集成。基片集成波导则同时融合了波导和微带线的优点，例如高Q值、辐射损耗小、功率容量较大、易与平面电路集成和加工、成本低等优点，使得它得到了广泛的研究与应用。

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。传统的基片集成波导腔体在较高频段时受加工精度影响较大，采用基于通孔扰动的高次模基片集成波导结构可以在现有加工精度条件下实现更高频率传输，并有效减少腔体个数从而使结构更加紧凑。

目前引起广泛关注的5G微波毫米波通信系统，特别是大规模的MIMO系统，微波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，小型化，宽带宽，高选择性的器件或者模块成为了重要的研究热点。然而，在高频段尤其是Q波段受加工精度的影响，常规的滤波器很难在该频段工作。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够在现有加工精度条件下实现Q波段传输的基于通孔扰动的高次模基片集成波导圆形腔滤波器。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：本发明所述的基于通孔扰动的高次模基片集成波导圆形腔滤波器，包括二阶基片集成波导圆形腔，二阶基片集成波导圆形腔由单个基片集成波导圆形腔中心对称得到，并由共面波导相连，二阶基片集成波导圆形腔包括介质基片，介质基片的上表面设有上金属层，介质基片的下表面设有下金属层，介质基片中沿二阶基片集成波导圆形腔的周向均匀分布有贯穿上金属层和下金属层的金属通孔，同时介质基片中心设有贯穿上金属层和下金属层的第一类金属微扰通孔，并在四周添加两对贯穿上金属层和下金属层的第二类金属微扰通孔和第三类金属微扰通孔，二阶基片集成波导圆形腔两侧分别通过共面波导接有输入微带线和输出微带线。

进一步，所述位于左侧的基片集成波导圆形腔和位于右侧的基片集成波导圆形腔通过共面波导相连，通过增加滤波器阶数，提升滤波器选择性。

进一步，所述第一类金属扰动通孔位于基片集成波导圆形腔的中心处，这样可以将基模向高频处移动，与TM110模形成通带，提升通带带宽与边带抑制。