本發(fā)明涉及微波濾波器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種高抑制特性的基片集成波導高通濾波器。

背景技術(shù)：

基片集成波導是通過在雙面覆銅的介質(zhì)基板上下金屬面間引入周期性金屬化通孔陣列來實現(xiàn)的一種波導結(jié)構(gòu)?；刹▽У膫鞑ヌ匦耘c相應的介質(zhì)填充金屬波導類似?；刹▽Ь哂信c金屬波導相類似的高品質(zhì)因數(shù)、低插損、低輻射等優(yōu)點，同時由于能夠利用PCB或LTCC工藝來實現(xiàn)，還具有體積小、重量輕、成本低、易于加工、易于實現(xiàn)平面集成等傳統(tǒng)金屬波導不具備的優(yōu)點。

基片集成波導結(jié)構(gòu)本身具有高通特性，但是阻帶的抑制特性不好，因此，工程中不直接采用基片集成波導結(jié)構(gòu)作為高通濾波器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)的高抑制特性基片集成波導高通濾波器，該濾波器既保證了較好的帶外抑制，又具有緊湊的結(jié)構(gòu)特點。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種高抑制特性基片集成波導高通濾波器，包括一段基片集成波導主傳輸線，以及嵌入在基片集成波導主傳輸線中的三個短截線諧振器；整個基片集成波導包括金屬貼片、介質(zhì)基片、金屬通孔，在介質(zhì)基片的上、下表面分別設有金屬貼片，上、下表面的金屬貼片由金屬通孔連接；金屬貼片的輸入端一側(cè)通過第一梯形微帶漸變線過渡為第一微帶線、金屬貼片的輸出端一側(cè)通過第二梯形微帶漸變線過渡為第二微帶線，金屬貼片輸入端一側(cè)的第一微帶線是整個濾波器的輸入端，金屬貼片輸出端一側(cè)的第二微帶線是整個濾波器的輸出端；所述三個短截線諧振器構(gòu)成了帶阻濾波器，帶阻濾波器的上邊帶為所設計的基片集成波導高通濾波器的截止頻率。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為：(1)采用窄帶基片集成波導帶阻濾波器與傳統(tǒng)基片集成波導結(jié)構(gòu)相結(jié)合，可以實現(xiàn)截止頻率處的通帶特性，又實現(xiàn)了截止頻率后的高通特性；(2)該濾波器采用基片集成波導結(jié)構(gòu)，功率容量比較大；(3)高通濾波器結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明高抑制特性基片集成波導高通濾波器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明高抑制特性基片集成波導高通濾波器與傳統(tǒng)基片集成波導結(jié)構(gòu)的S參數(shù)比較圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。

結(jié)合圖1，本發(fā)明高抑制特性基片集成波導高通濾波器，包括一段基片集成波導主傳輸線1，以及嵌入在基片集成波導主傳輸線1中的三個短截線諧振器2；整個基片集成波導a包括金屬貼片a1、介質(zhì)基片a2、金屬通孔a3，在介質(zhì)基片a2的上、下表面分別設有金屬貼片a1，上、下表面的金屬貼片a1由金屬通孔a3連接；金屬貼片a1的輸入端一側(cè)通過第一梯形微帶漸變線3過渡為第一微帶線5、金屬貼片a1的輸出端一側(cè)通過第二梯形微帶漸變線4過渡為第二微帶線6，金屬貼片a1輸入端一側(cè)的第一微帶線5是整個濾波器的輸入端，金屬貼片a1輸出端一側(cè)的第二微帶線6是整個濾波器的輸出端；所述三個短截線諧振器2構(gòu)成了帶阻濾波器，帶阻濾波器的上邊帶為所設計的基片集成波導高通濾波器的截止頻率。

所述金屬貼片a1兩側(cè)的第一微帶線5和第二微帶線6均為阻抗50歐姆的微帶線。所述三個短截線諧振器2的長度均為λ_g/2，相鄰短截線諧振器2的間距為3λ_g/4，λ_g為三個短截線諧振器2構(gòu)成的帶阻濾波器的阻帶中心頻率所對應的波導波長。所述基片集成波導主傳輸線1的寬度即兩排金屬通孔a3中心的垂直距離，根據(jù)以下公式確定：

$f_c=\frac{v}{{\mathrm{\λ}}_c}=\frac{c/\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_r}}{{2a}_{\mathrm{equ}}}$

$a_{\mathrm{equ}}=a_{\mathrm{siw}}-1.08\frac{d^2}{p}+0.1\frac{d^2}{a_{\mathrm{siw}}}$

式中，f_c為基片集成波導主傳輸線1的截止頻率，v為光在介質(zhì)基片a2中的傳播速度，λ_c為截止頻率f_c所對應的波長，a_equ為基片集成波導主傳輸線1的等效寬度，a_siw為基片集成波導主傳輸線1的實際寬度，c為光在真空中傳播的速度，ε_r為介質(zhì)基片a2的介電常數(shù)，d為金屬通孔a3的直徑，p為相鄰金屬通孔a3圓心之間的距離。

本發(fā)明高抑制特性基片集成波導高通濾波器的參數(shù)設計過程如下：

(一)調(diào)節(jié)短截線諧振器2的長度和寬度，以及相鄰短截線之間的距離，使得三個 短截線諧振器(2)構(gòu)成帶阻濾波器的阻帶上邊帶為所設計的高通濾波器的截止頻率；

(二)根據(jù)截止頻率f_c來確定基片集成波導主傳輸線1的寬度即兩排金屬通孔中心的垂直距離，具體公式如下：

$f_c=\frac{v}{{\mathrm{\λ}}_c}=\frac{c/\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_r}}{{2a}_{\mathrm{equ}}}$

$a_{\mathrm{equ}}=a_{\mathrm{siw}}-1.08\frac{d^2}{p}+0.1\frac{d^2}{a_{\mathrm{siw}}}$

式中，f_c為基片集成波導主傳輸線1的截止頻率，v為光在介質(zhì)基片a2中的傳播速度，λ_c為截止頻率f_c所對應的波長，a_equ為基片集成波導主傳輸線1的等效寬度，a_siw為基片集成波導主傳輸線1的實際寬度，c為光在真空中傳播的速度，ε_r為介質(zhì)基片a2的介電常數(shù)，d為金屬通孔a3的直徑，p為相鄰金屬通孔a3圓心之間的距離；

(三)在金屬貼片a1的兩端有兩條梯形微帶漸變線3、4，優(yōu)化兩條梯形微帶漸變線的尺寸，使得一側(cè)微帶線5和基片集成波導主傳輸線1的阻抗匹配，同時使得另一側(cè)微帶線6和基片集成波導主傳輸線1的阻抗匹配；

(四)分別對基片集成波導主傳輸線1、短截線諧振器2、，以及梯形微帶漸變線3、4優(yōu)化后，最后對濾波器整體進行優(yōu)化和調(diào)試，使其性能要求滿足設計指標。

實施例1

結(jié)合圖1本發(fā)明一種高抑制特性基片集成波導高通濾波器，設計了一個截止頻率f_c為16GHz的基片集成波導高通濾波器，帶內(nèi)回波損耗小于-20dB，帶外插損小于-40dB。介質(zhì)基片a2的材料為Roger RT5880，介電常數(shù)ε_r＝2.2，介質(zhì)基片a2厚度H＝0.508mm；金屬通孔a3的直徑d＝0.5mm，相鄰金屬通孔a3圓心之間的距離為p＝1mm。

圖2是本發(fā)明一種高抑制特性基片集成波導高通濾波器與傳統(tǒng)基片集成波導結(jié)構(gòu)的S參數(shù)比較圖。傳統(tǒng)的基片集成波導結(jié)構(gòu)，在截止頻率16GHz處沒有達到設計指標；本發(fā)明中高通濾波器從截止頻率16GHz處開始到26GHz都有很好的通帶特性，帶外插損也滿足設計要求。

綜上所述，本發(fā)明一種高抑制特性基片集成波導高通濾波器，由一段基片集成波導 主傳輸線，以及嵌入在主傳輸線中的三個短截線諧振器組成，可以實現(xiàn)截止頻率處的通帶特性，又實現(xiàn)了截止頻率后面的高通特性，并且結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)。