一种基于SIW加载H型缝隙结构的双通带滤波器

技术领域

本发明涉及一种双通带滤波器，属于无线通信技术领域。

背景技术

由于频谱资源是有限的,特别是射频与微波频段低段可以说已经到了捉襟见肘的地 步,因此单频段通信系统已显得陈旧,不能很好地满足无线通信的需求,通信向更高频段 发展,又同时能兼容现用的各种通信频段资源的双频和多频通信系统是今后无线通信的 一个发展方向。为了充分利用现有的频谱和基础设备资源,在通信系统中设置能同时工 作的多个通信频段,有效途径之一就是研究和开发高性能的双频段微波滤波器。双频段 微波滤波器,是用一个双频段单元来处理两个波段的信号,这种设计概念提供了容易实 现的基础设施和高性能的产品。采用具有单端口输入单端口输出的双频段滤波器可以大 大降低系统体积,提高系统可靠性,因此通信设备中双频段滤波器已经成为微波频段的 无线通信设备中的重要元件。

《微波双带通滤波器的研究与进展》(华东交通大学学报，2010年4月，第27卷第 2期)一文中介绍了利用双谐振器法实现双通带滤波器的情况。其中内嵌方法主要因为二 分之一波长谐振器在两个不同的频段引导波长的不同可以产生双通效果,且高频通带的 谐振器物理尺寸较小,可以采用内嵌的方式,大大减小了体积,其缺点是内外谐振器的耦 合与双频段要求的两个中心频率在调节上可能产生矛盾。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于SIW加载H型 缝隙结构的双通带滤波器，具有双通带，双传输零点，高选择性，结构紧凑易于加工等 特点。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于SIW加载H型缝隙结构的双通带滤波器，包括两个SIW腔谐振器和共面 波导，所述两个SIW腔谐振器的两端通过共面波导分别与输入输出端连接，在两个SIW 腔谐振器的耦合窗口正上方加载H型缝隙结构。

进一步的，所述两个SIW腔谐振器为在介质基板上左右分别设置若干金属化通孔围 合形成，位于左侧的为第一SIW腔谐振器，位于右侧的为第二SIW腔谐振器。

进一步的，所述金属化通孔的直径均一致，且相邻金属化通孔之间的间距相同。

进一步的，所述介质基板包括介质基片、上层金属层和下层金属层，所述介质基片 设置在上层金属层和下层金属层之间。

进一步的，所述共面波导通过在上层金属层开设第一槽线、第二槽线，以及在上层 金属层开设第三槽线、第四槽线形成，所述第一馈线通过第一槽线和第二槽线与第一SIW 腔谐振器左侧中部连接，所述第二馈线通过第三槽线和第四槽线与第二SIW腔谐振器右 侧中部连接。

进一步的，所述第一槽线、第二槽线、第三槽线和第四槽线分别为在介质基板的上 层金属层上开设的L形凹槽，所述第一馈线和第二馈线分别为在介质基片上设置的条状 金属层。

进一步的，设定介质基板上横向中线为y轴，纵向中线为x轴，所述第一馈线和第 二馈线关于x轴对称，第一槽线和第二槽线关于y轴对称，第三槽线和第四槽线关于y 轴对称，第一槽线和第三槽线关于x轴对称，第二槽线和第四槽线关于x轴对称。

进一步的，所述第一馈线与第二馈线之间的特性阻抗为50欧姆。

进一步的，所述H型缝隙结构包括第五槽线、第六槽线和第七槽线，所述第五槽线 和第七槽线平行设置在耦合窗口正上方，所述第五槽线和第七槽线关于y轴对称，所述 第六槽线垂直设置在第五槽线与第七槽线之间的中线上。

有益效果：本发明所述双通带滤波器通过在耦合窗口正上方加载H型缝隙结构实 现，不增加额外体积，同时实现第二个通带，不仅对第一个通带的性能指标影响不大， 还可以在第二个通带的上下阻带分别产生一个传输零点，使第二个通带具有高选择性， 两个通带的中心和带宽可各自灵活调节，另外整个结构简单，易于加工。

附图说明

图1是本发明所采用介质基板的示意图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明拓扑示意图。

图4为本发明的散射参数仿真与测试结果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明提供一种基于SIW加载H型缝隙结构的双通带滤波器，采用相对介电常数 为2.2，厚度为0.508mm的PCB板作为介质基板，也可以采用其他规格的PCB板作为介 质基板。如图1，所述介质基板包括介质基片11、上层金属层12和下层金属层13，所 述介质基片11设置在上层金属层12和下层金属层13之间。所述介质基板上层覆有的 上层金属层12，是用于开设第一槽线21、第二槽线22、第三槽线23、第四槽线24、第 五槽线25、第六槽线26和第七槽线27；所述介质基板下层覆有下层金属层13，作为整 个滤波器的地。所述金属化通孔贯穿上层金属层12、介质基片11和下层金属层13。所 述金属化通孔的直径均一致，为0.6mm，相邻金属化通孔之间的间距相同，为1mm。

介质基板上包括两个SIW腔谐振器和共面波导，所述两个SIW腔谐振器的两端通过 共面波导分别与输入输出端连接，在两个SIW腔谐振器的耦合窗口正上方加载H型缝隙 结构。

所述两个SIW腔谐振器为在介质基板上左右分别设置若干金属化通孔围合形成，位 于左侧的为第一SIW腔谐振器，位于右侧的为第二SIW腔谐振器。其中，每个SIW腔 谐振器在x轴方向长26mm，y轴方向宽22.8mm。

所述第一槽线21、第二槽线22、第三槽线23和第四槽线24分别为在介质基板的 上层金属层12上开设的L形凹槽，所述第一馈线31和第二馈线32分别为在介质基片 11上设置的条状金属层。所述共面波导通过在上层金属层12开设第一槽线21、第二槽 线22，以及在上层金属层12开设第三槽线23、第四槽线24形成，所述第一馈线31通 过第一槽线21和第二槽线22与第一SIW腔谐振器左侧中部连接，所述第二馈线32通 过第三槽线23和第四槽线24与第二SIW腔谐振器右侧中部连接。所述第一馈线31与 第二馈线32之间的特性阻抗为50欧姆。

设定介质基板上横向中线为y轴，纵向中线为x轴，所述第一馈线31和第二馈线 32关于x轴对称，第一槽线21和第二槽线22关于y轴对称，第三槽线23和第四槽线 24关于y轴对称，第一槽线21和第三槽线23关于x轴对称，第二槽线22和第四槽线 24关于x轴对称。

所述H型缝隙结构包括第五槽线25、第六槽线26和第七槽线27，所述第五槽线 25和第七槽线27平行设置在耦合窗口正上方，所述第五槽线25和第七槽线27关于y 轴对称，所述第六槽线26垂直设置在第五槽线25与第七槽线27之间的中线上。其中， 第五槽线25和第七槽线27长14.5mm，第六槽线26长1.5mm。

所加载的H型缝隙结构相当于两个U型谐振器，其中正y方向的第五槽线25，正 y方向的第七槽线27和第六槽线26构成了一个U型谐振器，负y方向的第五槽线25， 负y方向的第七槽线27和第六槽线26构成了另一个U型谐振器，这两个U型谐振器 嵌入了两个SIW腔谐振器，在这两个U型谐振器的作用下形了第二个通带。

两个U型谐振器产生第二个通带的同时，与两个SIW腔谐振器之间产生了交叉耦合， 产生了两个传输零点，使得第二个通带的边缘非常陡峭，具有高选择性。

如图3所示，“S”为信号源，“L”为负载。由于另外引入了两个U型谐振器，使得 原来的两个SIW腔谐振器和两个U型谐振器之间形成了交叉耦合，产生了两个传输零点， 分别在6.55GHz和7.8GHz，提高了第二个通带的选择性。

如图4所示，本发明的散射参数仿真与实测结果。所述双通带滤波器中心频率分别 为5.2GHz和7GHz在，其10dB相对带宽分别为4％和3％，从图中可以看到仿真和实 测结果基本吻合，其中测量误差的插入损耗略微偏大是源于加工误差以及开槽线在测试 过程中的辐射损耗。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。