[发明专利]一种适用于5G通信高频段的双零点可调基片集成波导滤波器结构

说明书

一种适用于5G通信高频段的双零点可调基片集成波导滤波器结构，属于微波无源器件技术领域。本发明包括顶面金属层、中间介质板及底面金属层，中间介质板内通过设置多个连接顶面金属层和底面金属层的金属化过孔，将顶面金属层与底面金属层之间分隔为四个谐振腔，第一、第二及第三谐振腔之间依次设有耦合窗；顶面金属层上刻蚀有连通第一与第四谐振腔的交叉耦合环形槽；该金属刻蚀槽在本专利中首次创新性提出，可在两个基片集成波导谐振腔间实现电容耦合，从而在滤波器的某些耦合拓扑结构中加入交叉耦合，引入传输零点。本发明在基片集成波导滤波器当中引入交叉耦合结构实现上下边频双零点，并且通过改变新颖电容耦合的结构参数，实现双零点的可控。

技术领域

本发明涉及微波无源器件技术领域，尤其涉及一种适用于5G通信高频段的双零点可调基片集成波导滤波器结构。

背景技术

随着移动通信和卫星通信等方面的迅猛发展，尤其是随着5G通信时代的快速发展，对微波集成电路提出了更高的要求。高可靠的设备要求微波集成电路在满足电气性能指标的同时，应尽可能减小电路占用面积。

同时，随着通信技术的发展，在5G商用逐步加快的背景下，电磁频率资源越来越紧张，相近频率之间的干扰越来越大，同时由于频谱资源的不可再生性，滤波器作为频率选择的关键器件在无线通信中扮演着重要的角色。而传输零点的引入可以提高滤波器的选择性，或者对某些特定频率的信号产生很强的抑制，因此，具有可调谐频率传输零点的微波滤波器得到了广泛的关注。

现今，应用于移动和无线通信系统的频率相对较低，从而使得微带滤波器在电路设计中占据了较为主要的地位，这主要是因为其具有低成本，高品质因数，易加工等优点。而在高频领域，例如在5G通信FR2频段，根据较高介电常数材料设计的介质谐振器由于加工工艺的限制以及尺寸变化对频率的巨大影响，介质谐振器并不适合5G通信FR2频段的滤波器设计；当前火热的介质波导滤波器由于结构的约束以及馈电方式的限制，同样不适合毫米波频段的滤波器件设计；传统的微带线结构滤波器则是更难在毫米波频段发挥实力。因此在高频、毫米波频段的器件设计中，基于基片集成波导(Substrate IntegratedWaveguide，SIW)拥有易加工、良好的波导性能和易于与平面电路集成的特性，因而得到了广泛地应用。利用SIW技术设计出的滤波器对实现军事通信系统和民用移动通信系统小型化都具有十分重要的现实意义。成为了微波毫米波电路和元器件研究领域的热点之一。

传输零点可控对于提升滤波器的性能具有重要的意义，增强带外抑制，提升滤波器品质因素，让滤波器具有优良的频率选择特性。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种适用于5G通信高频段的双零点可调基片集成波导滤波器结构，其提出了一种新的电容耦合结构，从而在基片集成波导滤波器当中引入交叉耦合结构实现上下边频双零点，并且通过改变新型电容耦合的结构参数，实现双零点的可控。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种适用于5G通信高频段的双零点可调基片集成波导滤波器结构，包括顶面金属层、中间介质板及底面金属层，所述中间介质板内通过设置多个连接顶面金属层和底面金属层的金属化过孔，将所述顶面金属层与底面金属层之间分隔为第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和第四谐振腔，所述第一谐振腔与第二及第四谐振腔相邻，所述第三谐振腔与第二及第四谐振腔相邻；

所述第一与第二谐振腔之间，第二与第三谐振腔之间，以及第三与第四谐振腔之间均设有耦合窗；所述顶面金属层上刻蚀有连通所述第一与第四谐振腔的交叉耦合环形槽。

本发明的原理：第一、第二、第三和第四谐振腔之间，通过三个耦合窗依次进行电感耦合，通过在第一和第四谐振腔之间刻蚀交叉耦合环形槽，从而由环形槽分隔出外部金属面和内部金属面，刻蚀部分将中间介质板暴露，使得顶层金属面、地面等在环形槽处形成电容耦合，从而使滤波器实现CQ拓扑结构，在通带外形成两个零点。并且，可以通过调节环形槽的结构参数，实现双零点的可控。