CN210111008U - 新型sigw宽带带通滤波器 - Google Patents
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Abstract
本新型SIGW宽带带通滤波器由三层介质板粘接而成。顶层介质板打有周期性金属过孔，其上表面有金属层，下表面有圆形金属贴片，共同形成PMC。底层介质板上表面的金属层上开“类十字形”缝隙，中间两个“类十字形”缝隙列的两个“类十字形”缝隙之间有间隙，而边上两个“类十字形”缝隙列的“类十字形”缝隙之间无间隙；在“类十字形”缝隙列的周围蚀刻不同形状的小缝隙；金属层两端接过渡渐变线金属层。底层介质板两侧和中间位置分别打有周期性金属过孔，下表面印刷接地金属层。本实用新型实现了宽频带的带通滤波器，解决了传统滤波器中存在辐射损耗和平面波的问题，同时具有带外抑制度高、结构稳定等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及新型SIGW宽带带通滤波器。
背景技术
随着无线通信技术的发展，频谱资源的紧缺突显的日益紧张，微波带通滤波器在其中的地位越加重要。由于整个无线通信***向着高性能方向发展，这对***中滤波器的性能提出了更高的要求。
基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)是由介质基板、上下金属面、金属化通孔组成的类波导结构，同时还兼有体积小、造价低、易于加工和集成的优异特性，这使其在滤波器的设计中得到广泛应用。在SIW滤波器的设计中，在其上下金属面开缝隙以形成阻带是其滤波器设计的一个重要方法。但这种SIW滤波器不能有效地抑制空间辐射和平面波。最近提出的基片集成间隙波导(Substrate Integrated Gap Waveguide,SIGW)被用来封装微波电路，有效地抑制了空间辐射和表面波，具有制造简单、损耗低、结构稳定、传输性能好以及工作带宽较宽的特性。
本实用新型使用SIGW来实现自封装的宽带带通滤波器，不仅可以抑制空间辐射和平面波，而且有助于实现高的带外抑制和提高通带传输性能。通过加入SIGW结构，使级联滤波器的各阶电路中增加并联的电容和电感。从而使切比雪夫滤波器变为椭圆滤波器，并使其通带两侧都具有传输零点(Transmission Zero, TZ)，带外衰减更加陡峭。
本实用新型内容，经文献检索，未见与本实用新型相同的公开报道。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，设计出新型SIGW宽带带通滤波器。
本实用新型SIGW宽带带通滤波器，包括：顶层介质板(1)，中间层介质板(2)，底层介质板(3)，其中：
a.顶层介质板(1)上打有三列第一周期性金属过孔(4)，其上表面印刷有顶层介质板(1)第一上表面金属层(14)，下表面印刷有圆形金属贴片(5)；
b.底层介质板(3)的上表面印刷有底层介质板(3)第二上表面金属层(15)，下表面印刷有底层介质板(3)下表面金属层(16)；底层介质板(3)的两侧边缘打有第二周期性金属过孔(17)，并在中间位置打有第三周期性金属过孔(6)；底层介质板(3)第二上表面金属层(15)上开有“第一类十字形”缝隙(21)，每两个“第一类十字形”缝隙(21)构成一个第一“类十字形”缝隙列；中间的两个第一“类十字形”缝隙列为第一组“类十字形”缝隙列(7、8、18、21)，边上的两个“第二类十字形”缝隙为第二组“类十字形”缝隙列(9、19)；每一个第一组“类十字形”缝隙列(7、8、18、21)均由两个有间隔的“第一类十字形”缝隙(21)构成，每一个第二组“类十字形”缝隙列(9、19)由两个连续的“第二类十字形”缝隙构成；每一组“类十字形”缝隙列均关于y轴对称；在每一个第二组“类十字形”缝隙列(9、19)的周围蚀刻出不同形状的小缝隙(20)；底层介质板(3)第二上表面金属层(15)的两端分别与印刷的第一过渡渐变线金属层(10、11)和第二过渡渐变线金属层(12、13)连接；
c.中间层介质板(2)位于顶层介质板(1)和底层介质板(3)的中间位置；
d.顶层介质板(1)、第一周期性金属过孔(4)和圆形金属贴片(5)组成理想磁导体(PMC)层；
e.底层介质板(3)的宽度与上面两层介质板宽度相同，但长度略长，使第一过渡渐变线金属层(10、11)和第二过渡渐变线金属层(12、13)处于裸露状态；
f.三层介质板可通过粘接或螺丝固定在一起。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，顶层介质板(1)的介电常数高于中间层介质板(2)和底层介质板(3)的介电常数，中间层介质板(2)和底层介质板(3)的介电常数相同；中间层介质板(2)和底层介质板(3)的损耗角正切要求较高，需尽量选择损耗角正切小的介质板，顶层介质板(1)的损耗角正切要求不高，可选择便宜的大损耗的介质板底；顶层介质板(1)的厚度大于中间层介质板(2)的厚度；顶层介质板(1)与中间层介质板(2)长度和宽度相同。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，在每一个第二组“类十字形”缝隙列 (9、19)的周围蚀刻出不同形状的小缝隙(20)，以增强滤波器的电耦合。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，形成的PMC结构使级联的切比雪夫滤波器的各阶电路中并联的电容和电感增加，使切比雪夫滤波器变为椭圆滤波器，并使其通带两侧都具有传输零点，带外衰减更加陡峭。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，增加顶层介质板(1)的厚度，可以降低工作带宽。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，增加圆形金属贴片(5)的尺寸可以使通带右侧的传输零点向左移动，减小带宽。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，通过改变底层介质板(3)中间位置的第三周期性金属过孔(6)的直径可以改变各级接地电感，实现对该带通滤波器中心频率的调节，而不影响工作带宽。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，底层介质板(3)中的两个第一组“类十字形”缝隙列(7、18)的两个“第一类十字形”缝隙(21)之间存在间隙(18)，调整间隙(18)的长度可以消除该带通滤波器的带外阻带的谐振问题。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，顶层介质板(1)、第一周期性金属过孔(4)和圆形金属贴片(5)组成理想磁导体(PMC)层，有效减少了空间辐射损耗，抑制了平面波，同时解决了空间谐振的问题。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，顶层介质板(1)的厚度大于中间层介质板(2)的厚度，有助于形成覆盖滤波器工作频带的带隙。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，中间层介质板(2)代替不稳定的空气间隙，保障上下两层介质板(顶层介质板(1)、底层介质板(3))之间有一个稳定的间隙高度。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，与底层介质板(3)第二上表面金属层(15)连接的第一过渡渐变线金属层(10、11)和第二过渡渐变线金属层(12、 13)使新型SIGW宽带带通滤波器的特性阻抗在频率变化时保持稳定，便于集成。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，底层介质板(3)的宽度与上面两层介质板宽度相同，但长度略长，使第一过渡渐变线金属层(10、11)和第二过渡渐变线金属层(12、13)处于裸露状态，以便于测试。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：
1、在通带范围内具有较宽的通带；
2、解决了传统缝隙的基片集成波导滤波器中辐射损耗和平面波的问题；
3、结构稳定，易集成，易加工；
4、封装结构使滤波器通带两侧都具有传输零点；
5、封装结构能够调节滤波器的带宽和传输零点。
附图说明
图1为本实用新型SIGW宽带带通滤波器的整体结构图。
图2为本实用新型SIGW宽带带通滤波器的顶层介质板上表面图。
图3为本实用新型SIGW宽带带通滤波器的顶层介质板下表面图。
图4为本实用新型SIGW宽带带通滤波器的底层介质板上表面图。
图5为本实用新型SIGW宽带带通滤波器的底层介质板下表面图。
图6为本实用新型SIGW宽带带通滤波器在12-22GHz的S11和S21的测试图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。
如图1-6所示，本实用新型SIGW宽带带通滤波器，包括：顶层介质板(1)，中间层介质板(2)，底层介质板(3)，其中：
a.顶层介质板(1)上打有三列第一周期性金属过孔(4)，其上表面印刷有顶层介质板(1)第一上表面金属层(14)，下表面印刷有圆形金属贴片(5)；
b.底层介质板(3)的上表面印刷有底层介质板(3)第二上表面金属层(15)，下表面印刷有底层介质板(3)下表面金属层(16)；底层介质板(3)的两侧边缘打有第二周期性金属过孔(17)，并在中间位置打有第三周期性金属过孔(6)；底层介质板(3)第二上表面金属层(15)上开有“第一类十字形”缝隙(21)，每两个“第一类十字形”缝隙(21)构成一个第一“类十字形”缝隙列；中间的两个第一“类十字形”缝隙列为第一组“类十字形”缝隙列(7、8、18、21)，边上的两个“第二类十字形”缝隙为第二组“类十字形”缝隙列(9、19)；每一个第一组“类十字形”缝隙列(7、8、18、21)均由两个有间隔的“第一类十字形”缝隙(21)构成，每一个第二组“类十字形”缝隙列(9、19)由两个连续的“第二类十字形”缝隙构成；每一组“类十字形”缝隙列均关于y轴对称；在每一个第二组“类十字形”缝隙列(9、19)的周围蚀刻出不同形状的小缝隙(20)；底层介质板(3)第二上表面金属层(15)的两端分别与印刷的第一过渡渐变线金属层(10、11)和第二过渡渐变线金属层(12、13)连接；
c.中间层介质板(2)位于顶层介质板(1)和底层介质板(3)的中间位置；
d.顶层介质板(1)、第一周期性金属过孔(4)和圆形金属贴片(5)组成理想磁导体(PMC)层；
e.底层介质板(3)的宽度与上面两层介质板宽度相同，但长度略长，使第一过渡渐变线金属层(10、11)和第二过渡渐变线金属层(12、13)处于裸露状态；
f.三层介质板可通过粘接或螺丝固定在一起。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，顶层介质板(1)的介电常数高于中间层介质板(2)和底层介质板(3)的介电常数，中间层介质板(2)和底层介质板(3)的介电常数相同；中间层介质板(2)和底层介质板(3)的损耗角正切要求较高，需尽量选择损耗角正切小的介质板，顶层介质板(1)的损耗角正切要求不高，可选择便宜的大损耗的介质板底；顶层介质板(1)的厚度大于中间层介质板(2)的厚度；顶层介质板(1)与中间层介质板(2)长度和宽度相同。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，在每一个第二组“类十字形”缝隙列(9、19)的周围蚀刻出不同形状的小缝隙(20)，以增强滤波器的电耦合。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，形成的PMC结构使级联的切比雪夫滤波器的各阶电路中并联的电容和电感增加，使切比雪夫滤波器变为椭圆滤波器，并使其通带两侧都具有传输零点，带外衰减更加陡峭。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，增加顶层介质板(1)的厚度，可以降低工作带宽。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，增加圆形金属贴片(5)的尺寸可以使通带右侧的传输零点向左移动，减小带宽。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，通过改变底层介质板(3)中间位置的第三周期性金属过孔(6)的直径可以改变各级接地电感，实现对该带通滤波器中心频率的调节，而不影响工作带宽。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，底层介质板(3)中的两个第一组“类十字形”缝隙列(7、18)的两个“第一类十字形”缝隙(21)之间存在间隙(18)，调整间隙(18)的长度可以消除该带通滤波器的带外阻带的谐振问题。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，顶层介质板(1)、第一周期性金属过孔(4)和圆形金属贴片(5)组成理想磁导体(PMC)层，有效减少了空间辐射损耗，抑制了平面波，同时解决了空间谐振的问题。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，顶层介质板(1)的厚度大于中间层介质板(2)的厚度，有助于形成覆盖滤波器工作频带的带隙。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，中间层介质板(2)代替不稳定的空气间隙，保障上下两层介质板(顶层介质板(1)、底层介质板(3))之间有一个稳定的间隙高度。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，与底层介质板(3)第二上表面金属层(15)连接的第一过渡渐变线金属层(10、11)和第二过渡渐变线金属层(12、 13)使新型SIGW宽带带通滤波器的特性阻抗在频率变化时保持稳定，便于集成。
所述的新型SIGW宽带带通滤波器，底层介质板(3)的宽度与上面两层介质板宽度相同，但长度略长，使第一过渡渐变线金属层(10、11)和第二过渡渐变线金属层(12、13)处于裸露状态，以便于测试。
本实用新型实施案例中，顶层介质板(1)采用介电常数为4.6、损耗角正切为0.02，厚度1.6mm的FR4介质材料；中间层介质板(2)采用介电常数为 3.36、损耗角正切为0.0027、厚度0.304mm的Rogers介质材料；底层介质板(3) 采用介电常数为3.36、损耗角正切为0.0027、厚度0.508mm的Rogers介质材料；滤波器整体尺寸为14.6mm*29.2mm*2.412mm。图6所示的结果表明，本实用新型的滤波器中心频率为17.5GHz，工作带宽为6GHz，传输零点分别位于12.46 GHz和20.96GHz；PMC结构使滤波器具有宽的阻带，在中心频率的1.76倍处的衰减仍然小于-30dB。
本实用新型的滤波器是一种尺寸小、结构简单、传输性能好的新型SIGW 宽带带通滤波器。
上面对本实用新型的较佳实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (10)
1.新型SIGW宽带带通滤波器，包括：顶层介质板(1)，中间层介质板(2)，底层介质板(3)，其中：
a.顶层介质板(1)上打有三列第一周期性金属过孔(4)，其上表面印刷有顶层介质板(1)第一上表面金属层(14)，下表面印刷有圆形金属贴片(5)；
b.底层介质板(3)的上表面印刷有底层介质板(3)第二上表面金属层(15)，下表面印刷有底层介质板(3)下表面金属层(16)；底层介质板(3)的两侧边缘打有第二周期性金属过孔(17)，并在中间位置打有第三周期性金属过孔(6)；底层介质板(3)第二上表面金属层(15)上开有“第一类十字形”缝隙(21)，每两个“第一类十字形”缝隙(21)构成一个第一“类十字形”缝隙列；中间的两个第一“类十字形”缝隙列为第一组“类十字形”缝隙列(7、8、18、21)，边上的两个“第二类十字形”缝隙为第二组“类十字形”缝隙列(9、19)；每一个第一组“类十字形”缝隙列(7、8、18、21)均由两个有间隔的“第一类十字形”缝隙(21)构成，每一个第二组“类十字形”缝隙列(9、19)由两个连续的“第二类十字形”缝隙构成；每一组“类十字形”缝隙列均关于y轴对称；在每一个第二组“类十字形”缝隙列(9、19)的周围蚀刻出不同形状的小缝隙(20)；底层介质板(3)第二上表面金属层(15)的两端分别与印刷的第一过渡渐变线金属层(10、11)和第二过渡渐变线金属层(12、13)连接；
c.中间层介质板(2)位于顶层介质板(1)和底层介质板(3)的中间位置；
d.顶层介质板(1)、第一周期性金属过孔(4)和圆形金属贴片(5)组成理想磁导体(PMC)层；
e.底层介质板(3)的宽度与上面两层介质板宽度相同，但长度略长，使第一过渡渐变线金属层(10、11)和第二过渡渐变线金属层(12、13)处于裸露状态；
f.三层介质板可通过粘接或螺丝固定在一起。
2.根据权利要求1所述的新型SIGW宽带带通滤波器，其特征是：所述新型SIGW宽带带通滤波器的顶层介质板(1)的介电常数高于中间层介质板(2)和底层介质板(3)的介电常数，中间层介质板(2)和底层介质板(3)的介电常数相同；中间层介质板(2)和底层介质板(3)的损耗角正切要求较高，需尽量选择损耗角正切小的介质板，顶层介质板(1)的损耗角正切要求不高，可选择便宜的大损耗的介质板底；顶层介质板(1)的厚度大于中间层介质板(2)的厚度；顶层介质板(1)与中间层介质板(2)长度和宽度相同。
3.根据权利要求1所述的新型SIGW宽带带通滤波器，其特征是：所述的新型SIGW宽带带通滤波器，在每一个第二组“类十字形”缝隙列(9、19)的周围蚀刻出不同形状的小缝隙(20)，以增强滤波器的电耦合。
4.根据权利要求1所述的新型SIGW宽带带通滤波器，其特征是：所述的新型SIGW宽带带通滤波器，形成的PMC结构使级联的切比雪夫滤波器的各阶电路中并联的电容和电感增加，使切比雪夫滤波器变为椭圆滤波器，并使其通带两侧都具有传输零点，带外衰减更加陡峭。
5.根据权利要求1所述的新型SIGW宽带带通滤波器，其特征是：所述的新型SIGW宽带带通滤波器，增加顶层介质板(1)的厚度，可以降低工作带宽。
6.根据权利要求1所述的新型SIGW宽带带通滤波器，其特征是：所述的新型SIGW宽带带通滤波器，增加圆形金属贴片(5)的尺寸可以使通带右侧的传输零点向左移动，减小带宽。
7.根据权利要求1所述的新型SIGW宽带带通滤波器，其特征是：所述的新型SIGW宽带带通滤波器，通过改变底层介质板(3)中间位置的第三周期性金属过孔(6)的直径可以改变各级接地电感，实现对该带通滤波器中心频率的调节，而不影响工作带宽。
8.根据权利要求1所述的新型SIGW宽带带通滤波器，其特征是：所述的新型SIGW宽带带通滤波器，底层介质板(3)中的两个第一组“类十字形”缝隙列(7、18)的两个“第一类十字形”缝隙(21)之间存在间隙(18)，调整间隙(18)的长度可以消除该带通滤波器的带外阻带的谐振问题。
9.根据权利要求1所述的新型SIGW宽带带通滤波器，其特征是：所述新型SIGW宽带带通滤波器，顶层介质板(1)、第一周期性金属过孔(4)和圆形金属贴片(5)组成理想磁导体(PMC)层，有效减少了空间辐射损耗，抑制了平面波，同时解决了空间谐振的问题。
10.根据权利要求1所述的新型SIGW宽带带通滤波器，其特征是：所述的新型SIGW宽带带通滤波器，底层介质板(3)的厚度大于中间层介质板(2)的厚度，有助于形成覆盖滤波器工作频带的带隙。
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2019
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| CN109687068A (zh) * | 2018-07-17 | 2019-04-26 | 云南大学 | 宽带sigw带通滤波器 |
| CN109687068B (zh) * | 2018-07-17 | 2023-09-01 | 云南大学 | 宽带sigw带通滤波器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200221 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |