一种基于间隙波导技术的带通滤波器

摘要

一种基于间隙波导技术的带通滤波器，包括表面开槽的金属地板，以及配合金属地板组成封闭腔体的金属盖板；所述的封闭腔体内设置介质基板，介质基板上具有周期性交错排布的耦合结构，以及被耦合结构隔开，用于组合金属盖板和金属地板形成谐振腔的槽体；金属盖板上开设有用于安装馈电探针的通孔，介质基板与金属盖板之间以及介质基板与馈电探针之间留有间隙，介质基板与金属地板之间以及金属地板与金属盖板之间电连接；介质基板表面分布有周期性排列的金属化过孔，通过金属化过孔，金属盖板和金属地板形成带通滤波器的周期性电磁带隙结构，电磁波只在介质基板的槽体间隙上传输。本发明带外抑制性能强，滤波效果明显，并且易于加工，适于批量生产。

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，具体涉及一种基于间隙波导技术的带通滤波器。

背景技术

间隙波导分为脊间隙波导和槽间隙波导。脊间隙波导作为一种新型的传输 结构，最初在2009年被提出，其结构是通过在平行板波导一个平板表面上的金 属脊周围布局电磁带隙构成，当上层金属板距离电磁带隙表面小于四分之一波 长的时候，由于电磁带隙结构存在带隙特性，电磁波不能在其中传播，而只在 金属脊的方向以准TEM模传播，且在很宽频带内将其它模式截止，由此而得名 脊间隙波导。后来又衍变出槽间隙波导，不同之处在于将上述金属脊用槽代替。 由于此类传输结构抑制了色散模式且电磁波只在空气中传播，与微带线相比， 该传输结构的损耗大大降低，且容易加工。除此之外，相较于微带传输线而言， 当与其它元器件进行集成时，该结构无需额外设置屏蔽罩及隔离部件，也不必 考虑增加额外部件所带来的谐振等影响。因此，在毫米波或更高频段以上应用 中，该结构具有广阔的应用前景。

理论上普通的波导腔体品质因数很高，而在工程应用中，微机械加工出金 属腔体与盖板组成的滤波器，在高频段很难达到理论中的高品质因数，并且一 些虚假谐振可能出现在通带附近。通常是因为金属导电性能差以及从两层金属 的细小间隙产生出的能量泄露。不良的电性能接触也会影响微波器件的工作情 况。为了减小间隙间的能量泄露以及改善电性能接触，除了需要采用先进的加 工装配工艺，还需要在整个使用周期内防止其氧化。但是，这些条件的实现会 导致产品造价太高，加工周期长，不利于批量生产。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种基于间隙波导技 术的带通滤波器，该滤波器具有高品质因数谐振腔，带外抑制性能强，能够使 不良的电性能接触降低，并且易于加工，适于批量生产。

为了实现上述目的，本发明包括表面开槽的金属地板，以及配合金属地板 组成封闭腔体的金属盖板；所述的封闭腔体内设置介质基板，介质基板上具有 周期性交错排布的耦合结构，以及被耦合结构隔开，用于组合金属盖板和金属 地板形成谐振腔的槽体；金属盖板上开设有用于安装馈电探针的通孔，介质基 板与金属盖板之间以及介质基板与馈电探针之间留有间隙，介质基板与金属地 板之间以及金属地板与金属盖板之间电连接；所述的介质基板表面分布有周期 性排列的金属化过孔，通过金属化过孔，金属盖板和金属地板形成带通滤波器 的周期性电磁带隙结构，电磁波只在介质基板的槽体间隙上传输。

所述的介质基板与金属地板以及金属盖板的相对面均为金属面，介质基板 与金属盖板相对的金属面上开设金属化过孔。

所述的金属盖板和金属地板之间通过螺钉或者直接接触实现电连接。

所述的金属盖板上设置有用于压紧介质基板的环形垫片。

所述的介质基板的外直角，每个谐振腔的内直角以及金属地板的内直角均 采用圆形倒角。

所述的耦合结构将介质基板上的槽体隔开为五个谐振腔。

所述的金属化过孔呈两圈排列分布在谐振腔周围，每个谐振腔外围排列五 个金属化过孔。

所述的耦合结构关于Y轴交错排布，Y轴沿介质基板的长边设置。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过使用槽间隙波导技术制成谐振腔，从根本上解决了普通滤波 器谐振腔能量泄露的问题，通过金属化过孔，金属盖板和金属地板形成带通滤 波器的周期性电磁带隙结构，该电磁带隙结构能够对于其中传输的表面波以及 高次模进行抑制，使电磁波只在介质基板的槽体间隙上传输，降低了电磁波的 传输损耗，本发明基于高品质因数谐振腔设计出的切比雪夫响应带通滤波器， 具有带外抑制性能强、滤波效果明显的优点；

2、本发明介质基板上周期性排列的金属化过孔，构成销钉型电磁带隙结构， 解决了常规工艺无法加工出高频电磁带隙结构的问题，易于加工；

3、本发明滤波器谐振腔采用介质基板制成，并且设置于金属地板和金属盖 板组成的封闭腔体内，克服了现有滤波器结构复杂，设计难度高，工程实现性 差的缺点，使得本发明具有设计简单，易于批量生产的优点；

4、本发明中设计出垫片式金属盖板，采用了压垫法使介质基板谐振腔固定 在封闭腔体内的垂直位置，解决了在高频频段介质基板谐振腔无法使用常规方 法固定的问题，使得本发明能够一体化设计，具有易于装配的优点。

附图说明

图1本发明的整体结构示意图；

图2本发明金属地板的结构示意图；

图3本发明介质基板的结构示意图；

图4本发明金属盖板的结构示意图；

图5本发明插入损耗以及传输系数曲线；

附图中：1.介质基板；2.金属化过孔；3.谐振腔；4.耦合结构；5.金属盖板； 6.金属地板；7.馈电探针。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参见图1，2，3，4，本发明基于微带型槽间隙波导技术的带通滤波器，主 要包含如下四部分：介质基板1、金属盖板5、金属地板6和馈电探针7。介质 基板1内部有部分被铣掉，未铣掉的部分分布有周期性排列的金属化过孔2，介 质基板1未铣掉部分下表面布有金属；金属盖板5放置于介质基板1上表面的 上方，金属盖板5与介质基板1上的金属化过孔2之间有间隙；金属地板6放 置于介质基板1下表面下方，金属地板6与介质基板1下表面金属部分电连接； 金属盖板5上设置有馈电探针7，用于对本带通滤波器进行馈电，该馈电探针与 介质基板1之间有间隙；介质基板1铣掉部分与金属盖板5和金属地板6形成 谐振腔3和耦合结构4，两个谐振腔3之间通过耦合结构4相连接，耦合结构4 关于Y轴交替排布，每个耦合结构4替代原位置的两个金属化过孔2。

本发明介质基板1上表面对应周期性的金属化过孔2位置处布有一圈金属， 周期性的金属化过孔2、金属盖板5和金属地板6形成电磁带隙结构，该电磁带 隙结构能够对于其中传输的表面波以及高次模进行抑制，使电磁波只在介质基 板的槽体间隙上传输，降低了电磁波的传输损耗。本发明金属盖板5和金属地 板6通过螺钉或者直接接触实现电连接，金属盖板5设置有一个垫片，该垫片 为环形结构，用于压紧介质基板1，介质基板1外直角采用圆形倒角，每个谐振 腔3内直角采用圆形倒角，金属地板6内直角采用圆形倒角。本发明的谐振腔3 有5个，金属化过孔2呈两圈排列在槽间隙周围，每个谐振腔3外围按单元周 期尺寸平均排列五个金属化过孔2，两个谐振腔3间各排列两圈金属化过孔2。

参见图5，从本发明滤波器的插入损耗以及传输系数曲线中能够看出，该滤 波器很好地实现了带外抑制功能，边带抑制高达90dB。由于该传输结构的低损 耗特性，带通滤波器插入损耗低至1.4dB。