一種siw疊層濾波器的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于微波無源器件領域，具體涉及一種SIW疊層濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]濾波器作為現(xiàn)代微波通信系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)以及電子對抗等系統(tǒng)中的重要無源器件，在整個系統(tǒng)中占據(jù)著相當重要的地位。隨著無線電通信技術(shù)的發(fā)展，無線電頻譜變得越來越擁擠，在信號的傳輸過程中，常常會伴隨著不需要或者在所需頻段附近的高能信號，濾波器在信道選擇、濾去鏡頻干擾、衰減噪聲、頻分復用以及高性能的振蕩、放大、倍頻和混頻電路中，都發(fā)揮著不可替代的作用。根據(jù)使用上形式的不同，濾波器可分為集中LC濾波器、介質(zhì)濾波器、腔體濾波器、晶體濾波器、聲表面濾波器以及微帶電路濾波器。
[0003]基片集成波導(substrate integrated waveguide: SIW)是上世紀90年代提出的一種新型波導結(jié)構(gòu)，其基本結(jié)構(gòu)為在低損耗介質(zhì)基板上下兩面覆以金屬層，基板兩側(cè)加以金屬化通孔。SIW具有矩形波導和微帶線的優(yōu)點，即具有低損耗、高Q值、高功率容量、小型化和易于集成等優(yōu)點，同時能通過現(xiàn)有的PCB或LTCC工藝來制作。因此，在微波、毫米波通信器件和系統(tǒng)的開發(fā)研究領域受到了越來越多的關(guān)注。
[0004]SIW疊層濾波器具有成本低、小型化、高品質(zhì)因數(shù)、高功率以及易集成的優(yōu)點，已廣泛應用于雷達、電子對抗和通訊等系統(tǒng)中。由于基于SIW的諧振腔的厚度遠遠小于其長度和寬度，因此SIW諧振腔腔體耦合主要是通過腔體地面金屬板的開孔和側(cè)壁金屬化通孔開窗以及通孔形成探針等結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。申請?zhí)枮?01510264490.0的發(fā)明專利“一種SIW疊層結(jié)構(gòu)腔體濾波器及其設計方法”公開了一種SIW腔體濾波器，包括輸入端、SIW本體和輸出端，SIW本體是用腔體疊層的方式將介質(zhì)層重疊，相鄰介質(zhì)層層間均有一層將其隔開的金屬片，SIW本體中的每一層介質(zhì)層均為SIW諧振腔；金屬片的中心開設有圓形電耦合孔或在介質(zhì)層兩銅通孔邊即縱向邊中間與SIW銅通孔相切處開設矩形磁耦合孔，所述矩形磁耦合孔對角線交點在腔體縱向中垂線上，上述耦合孔實現(xiàn)相鄰諧振腔之間的電磁場耦合。然而，孔耦合有時不能實現(xiàn)良好的匹配，且由于加工技術(shù)精度的限制，加工得到符合要求的通孔的技術(shù)難度較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對【背景技術(shù)】存在的缺陷，提出了一種SIW疊層濾波器。本發(fā)明SIW疊層濾波器在【背景技術(shù)】SIW疊層結(jié)構(gòu)腔體濾波器的圓形電耦合孔內(nèi)設置介質(zhì)圓柱，以調(diào)節(jié)輸入端和輸出端的耦合，在不影響插入損耗的前提下，實現(xiàn)了更好的匹配，使回波損耗下降了
2.8dB，提升了濾波器的性能。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]—種SIW疊層濾波器，包括輸入端、SIW本體和輸出端，所述SIW本體為多個SIW諧振腔疊層得到，所述輸入端、輸出端與靠近諧振腔的金屬層中心開設圓形電耦合孔，所述圓形電耦合孔的中心在濾波器的中垂面上；所述多個SIW諧振腔在相鄰介質(zhì)層間的金屬層開設矩形磁耦合孔，以實現(xiàn)相鄰諧振腔之間的電磁場耦合，所述矩形磁耦合孔邊緣與金屬通孔相切，所述矩形磁耦合孔對角線的交點在腔體縱向中垂面上，所述第k個諧振腔與第(k-Ι)個諧振腔的矩形磁耦合孔位于橫向邊的不同側(cè)；其特征在于，所述輸入端和輸出端的圓形電耦合孔中設置介質(zhì)圓柱，以調(diào)節(jié)輸入端和輸出端的耦合；所述介質(zhì)圓柱的底面的中心在濾波器的中垂面上。
[0008]進一步地，所述介質(zhì)圓柱的高小于圓形電親合孔的深度。
[0009]進一步地，所述介質(zhì)圓柱的底面圓的半徑小于圓形電耦合孔的半徑。
[0010]進一步地，所述諧振腔的個數(shù)為3?10。
[0011]進一步地，所述輸入端和輸出端為SIW傳輸線，輸入端、輸出端與諧振腔腔體之間的耦合通過圓形電耦合孔和介質(zhì)圓柱實現(xiàn)。
[0012]上述SIW疊層濾波器的設計方法，包括以下步驟:
[0013]步驟1:選擇介質(zhì)基板材料，并由所需指標和微波技術(shù)理論計算SIW諧振腔的個數(shù)，確定各諧振腔的諧振頻率以及相鄰諧振腔之間的耦合系數(shù)；
[0014]步驟2:利用SIW和矩形波導的等效公式確定SIW諧振腔的金屬通孔間距、金屬通孔直徑和兩排通孔間距；構(gòu)建SIW諧振腔，微調(diào)金屬通孔間距得到確定的諧振頻率；
[0015]步驟3:利用SIW和矩形波導的等效公式確定輸入端和輸出端傳輸線的金屬通孔間距、金屬通孔直徑和兩排通孔間距；
[0016]步驟4:構(gòu)建相鄰諧振腔之間，以及輸入端、輸出端和諧振腔之間的耦合結(jié)構(gòu)，確定矩形通孔的尺寸以及圓孔半徑R ;
[0017]步驟5:建立濾波器模型，調(diào)節(jié)各個腔體的諧振頻率和耦合強度；
[0018]步驟6:在輸入端和輸出端的圓形電親合孔中加入介質(zhì)圓柱，所述介質(zhì)圓柱底面半徑為r，調(diào)節(jié)介質(zhì)柱的相對介電常數(shù)，優(yōu)化濾波器的性能。
[0019]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明通過在【背景技術(shù)】SIW疊層結(jié)構(gòu)腔體濾波器的圓形電耦合孔內(nèi)設置介質(zhì)圓柱，以調(diào)節(jié)輸入端和輸出端的耦合，在不影響插入損耗的前提下，實現(xiàn)了更好的匹配，使回波損耗下降了 2.8dB，提升了濾波器的性能。
【附圖說明】
[0020]圖1為現(xiàn)有的SIW疊層濾波器的整體模型透視圖，SIW結(jié)構(gòu)透明；
[0021]圖2為本發(fā)明SIW疊層濾波器的輸入端俯視圖；
[0022]圖3為現(xiàn)有的SIW疊層濾波器的Sn參數(shù)仿真結(jié)果；
[0023]圖4為本發(fā)明SIW疊層濾波器的Sn參數(shù)仿真結(jié)果；
[0024]圖5為現(xiàn)有的SIW疊層濾波器的S12參數(shù)仿真結(jié)果；
[0025]圖6為本發(fā)明SIW疊層濾波器的S12參數(shù)仿真結(jié)果。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實施例，詳述本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0027]—種SIW疊層濾波器，包括輸入端、SIW本體和輸出端，所述SIW本體為n(n = 3?10)個SIW諧振腔疊層得到，所述輸入端靠近諧振腔的金屬層中心開設圓形電耦合孔，輸出端靠近諧振腔的金屬層中心開設圓形電耦合孔，所述圓形電耦合孔的中心在濾波器的中垂面上；所述η個SIW諧振腔在相鄰介質(zhì)層間的金屬層開設矩形磁耦合孔，以實現(xiàn)相鄰諧振腔之間的電磁場耦合，所述矩形磁耦合孔邊緣與金屬通孔相切，所述矩形磁耦合孔對角線的交點在腔體縱向中垂面上，所述第k個諧振腔與第(k-Ι)個諧振腔的矩形磁耦合孔位于橫向邊的不同側(cè)，k = 2，…，η ;其特征在于，所述輸入端和輸出端的圓形電耦合孔中均設置介質(zhì)圓柱，以調(diào)節(jié)輸入端和輸出端的耦合；所述介質(zhì)圓柱的底面的中心在濾波器的中垂面上，介質(zhì)圓柱為直圓柱。
[0028]實施例
[002