申请/专利权人：华东师范大学

申请日：2019-08-22

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN110416674B

主分类号：H01P1/212

分类号：H01P1/212

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2019.11.29#实质审查的生效;2019.11.05#公开

摘要：本发明公开了一种基于共面波导的单腔双频带微波滤波器，在一块印刷电路板的上下两面分别刻蚀金属贴片，其中一面作为金属地，在另外一面金属贴片上开槽缝，得到一个共面波导谐振器。通过设置具有旋转对称特性的输入输出端口得到具有双模特性的通带，通过加入接地的中心通孔并在其两旁开对称的T型槽，将单腔共面波导滤波器分成四个区域，使腔体中产生四种谐振模式，得到具有双通带特性的共面波导滤波器。实现了具有双频带特性滤波器的体积小型化。

主权项：1.一种基于共面波导的单腔双频带微波滤波器，其特征在于，该滤波器从上而下包括：第一金属层（2）、介质基板（1）和第二金属层（3），所述介质基板（1）的中心设有一通孔（10）；所述介质基板（1）的上表面印制有第一金属层（2），第一金属层（2）的几何尺寸与介质基板（1）完全相同，其上设置有共面波导输入端口（4）、共面波导输出端口（5）、共面波导槽（6）、输入输出端口槽（7）、耦合馈电槽（8）、T型槽（9）和圆孔；其中，输入输出端口槽（7）对称设于矩形长边端点处，构成共面波导输入端口（4）和共面波导输出端口（5），其输入输出端口具有旋转对称特性；在输入输出端口槽（7）的末端分别开有一L型的共面波导槽（6），形成共面波导谐振腔；在输入输出端口槽（7）与共面波导槽（6）垂直连接处，分别开有矩形耦合馈电槽（8）；中心设置一圆孔，其圆孔与介质基板（1）上的通孔（10）的圆心位置和半径大小均相同，以圆孔为中心对称开有T型槽（9），将共面波导谐振腔分为四个区域，得到双通带结构；所述介质基板（1）的下表面印制有第二金属层（3），第二金属层（3）的几何尺寸与介质基板（1）完全相同；第二金属层（3）的中心设置一圆孔，此圆孔与介质基板（1）的通孔（10）的圆心位置和半径大小均相同；所述通孔（10）的内壁敷有铜膜；通过所述通孔（10）将第二谐波移至高频靠近第三谐波；再在沿着输入输出端口槽（7）开一对耦合馈电槽（8），形成一个带阻结构，在带外形成一个传输零点。

全文数据：基于共面波导的单腔双频带微波滤波器技术领域本发明属于光学微波、无线通信与测试仿真技术领域，具体涉及一种具有双频带特性的共面波导滤波器。背景技术随着无线通信技术的迅猛发展，电磁频谱变得日益拥挤，微波滤波器作为通讯系统中的重要元件，在通讯设备中起着十分重要的作用，因此，对滤波器的性能指标提出了越来越高的要求。为了满足无线通信向着多频带、多模式发展方向的需求，对多通带微波滤波器的研究具有重要意义。普通滤波器只能实现单一频段的信息传输，频谱资源利用率不高，传统的双频带滤波器通过直接级联两个单频带滤波器来实现，但直接级联会带来高插入损耗，且其结构复杂、体积大。发明内容本发明的目的是提供一种基于共面波导的单腔双频带微波滤波器，该滤波器具有结构紧凑、体积小、易加工、损耗低等优点。在一块印刷电路板的上下两面分别刻蚀金属贴片，其中一面作为金属地，在另外一面金属贴片上开槽缝，得到一个共面波导谐振器。通过设置具有旋转对称特性的输入输出端口得到具有双模特性的通带，通过加入接地的中心通孔并在其两旁开对称的“T”型槽，将单腔共面波导滤波器分成四个部分，使腔体中产生四种谐振模式，得到具有双通带特性的共面波导滤波器。实现本发明目的的具体技术方案是：一种基于共面波导的单腔双频带微波滤波器，特点是：该滤波器从上而下包括：第一金属层、介质基板和第二金属层，所述介质基板的中心设有一通孔；所述介质基板的上表面印制有第一金属层，第一金属层的几何尺寸与介质基板完全相同，其上设置有共面波导输入端口、共面波导输出端口、共面波导槽、输入输出端口槽、耦合馈电槽、T型对称槽和圆孔；其中，输入输出端口槽对称设于矩形长边端点处，构成共面波导输入端口和共面波导输出端口，其输入输出端口具有旋转对称特性；在输入输出端口槽的末端分别开有一L型的共面波导槽，形成共面波导谐振腔；在输入输出端口槽与共面波导槽连接处，分别开有矩形耦合馈电槽；中心设置一圆孔，其圆孔与介质基板上的通孔的圆心位置和半径大小均相同，以圆孔为中心对称开有T型槽，将共面波导谐振腔分为四个区域；所述介质基板的下表面印制有第二金属层，第二金属层的几何尺寸与介质基板完全相同；第二金属层的中心设置一圆孔，此圆孔与介质基板的通孔的圆心位置和半径大小均相同。所述第一金属层及第二金属层使用的材料均为铜。所述通孔的内壁敷有铜膜。所述介质基板材料为RogersRT4003，其相对介电常数为3.55，厚度为0.2mm。所述共面波导输入端口和共面波导输出端口，均采用阻抗为50欧的共面波导传输线。所述通孔将第二谐波抑制高频，进行抑制。所述耦合馈电槽在带外形成一个传输零点。所述对称T型槽将共面波导谐振腔分为四个区域，可在腔体中产生四个谐振模式，得到双通带结构。本发明两通带的中心频率分别为8GHz和13.1GHz。本发明两通带的相对带宽分别为35.9%和19.8%。本发明两通带中心频率的中间位置处（10.6GHz）存在一个传输零点，其抑制深度达到-25dB，有效提高了两通带间的隔离度。本发明的有益效果是，通过在共面波导谐振器中心加入金属化通孔和采用馈电耦合槽的方式有效的抑制了第二、第三谐波，且没有增大共面波导滤波器的结构尺寸。再通过在金属化通孔两旁开T型槽的方式，将共面波导谐振腔分为四区域，得到双通带结构，实现了具有双频带特性滤波器的体积小型化。附图说明图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的俯视图；图3为本发明的仰视图；图4为本发明的仿真与测试结果图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。参阅图1~3，本发明所述的滤波器为三层结构，包括介质基板1以及介质基板1上表面的第一金属层2和下表面的第二金属层3。该滤波器的介质基板1为矩形形状，且其中心有一内壁敷铜膜的通孔10。参阅图1、图2，在介质基板1的上表面印制第一金属层2，其长和宽与介质基板1相同。图2为本发明的俯视图，即为第一金属层2的结构图。如图2所示，在第一金属层2的长边两端的位置分别开有一对左右对称的矩形输入输出端口槽7，构成共面波导输入端口4和共面波导输出端口5，该输入输出端口具有旋转对称特性。在输入输出端口槽7的末端再开L型的共面波导槽6，形成共面波导谐振腔。沿着输入输出端口槽7，再开一对左右对称的耦合馈电槽8，此对槽之间的距离小于输入输出端口槽7之间的距离。将第一金属层2中心打通，得到通孔，此通孔与介质基板1上的通孔10的圆心位置和半径大小均相同。再在此通孔的两旁开一对左右对称的T型槽9。参阅图1、图3，在介质基板1的下表面印制第二金属层3，其长和宽与介质基板1相同。图3为本发明的仰视图，即为第二金属层3的结构图。如图3所示，将其中心打通，得到通孔，此通孔与介质基板1上的通孔10的圆心位置和半径大小均相同。如图1~3所示，介质基板1的上下表面均具有金属层；设计时，优选介质基板1采用Rogers4003，其介电常数为3.55，损耗角正切为0.0027，介质基板厚度为0.2mm；介质基板1的上下表面的金属层的厚度设置为0.035mm，使用加工材料为铜。参阅图2，第一金属层2中的共面波导输入端口4和共面波导输出端口5均采用50欧姆共面波导传输线，其主要目的是方便测量和易于与其他电路连接。本发明中，通过加入内敷铜膜的通孔10将第二谐波移至高频靠近第三谐波；再在沿着输入输出端口槽开一对耦合馈电槽8，形成一个带阻结构，在带外形成一个传输零点；之后，又在通孔10的两旁开一对上下对称的T型槽9，将共面波导谐振腔分为四区域，得到双通带结构。如图4所示，为本发明的仿真和测试结果对比图。从图中看出，仿真与测试结果相比，十分吻合。该滤波器的两通带的中心频率分别为8GHz和13.1GHz；相对带宽分别为35.9%和19.8%；插入损耗分别为0.62dB和1.04dB；回波损耗均小于-20dB。通带间存在一个位于10.6GHz处的传输零点，其恰好在两通带中心频率的中间，其抑制深度达到-25dB，有效提高了两通带间的隔离度。以上所述，仅是本发明的较优案例，并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已经对实施案例做了详细的阐述,然而并非用以限定本发明，任何熟悉该领域专业人士,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容做出些许的更改或修饰为同等变化的等效实施案例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，根据本发明的技术实质对上实施案例所作的任何简单修改，等同变化与修饰，仍属本发明技术方案的范围内。

权利要求：1.一种基于共面波导的单腔双频带微波滤波器，其特征在于，该滤波器从上而下包括：第一金属层（2）、介质基板（1）和第二金属层（3），所述介质基板（1）的中心设有一通孔（10）；所述介质基板（1）的上表面印制有第一金属层（2），第一金属层（2）的几何尺寸与介质基板（1）完全相同，其上设置有共面波导输入端口（4）、共面波导输出端口（5）、共面波导槽（6）、输入输出端口槽（7）、耦合馈电槽（8）、T型对称槽（9）和圆孔；其中，输入输出端口槽（7）对称设于矩形长边端点处，构成共面波导输入端口（4）和共面波导输出端口（5），其输入输出端口具有旋转对称特性；在输入输出端口槽（7）的末端分别开有一L型的共面波导槽（6），形成共面波导谐振腔；在输入输出端口槽（7）与共面波导槽（6）连接处，分别开有矩形耦合馈电槽（8）；中心设置一圆孔，其圆孔与介质基板（1）上的通孔（10）的圆心位置和半径大小均相同，以圆孔为中心对称开有T型槽（9），将共面波导谐振腔分为四个区域；所述介质基板（1）的下表面印制有第二金属层（3），第二金属层（3）的几何尺寸与介质基板（1）完全相同；第二金属层（3）的中心设置一圆孔，此圆孔与介质基板（1）的通孔（10）的圆心位置和半径大小均相同。2.根据权利要求1所述的基于共面波导的单腔双频带微波滤波器，其特征在于，所述第一金属层（2）及第二金属层（3）使用的材料均为铜。3.根据权利要求1所述的基于共面波导的单腔双频带微波滤波器，其特征在于，所述通孔（10）的内壁敷有铜膜。

百度查询： 华东师范大学 基于共面波导的单腔双频带微波滤波器

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