一种添加EBG结构的基片集成波导带通滤波器

摘要

本发明公开了一种添加EBG结构的基片集成波导带通滤波器，属于微波射频技术领域，包括从上到下依次层叠设置的第一金属层、介质基板层和第二金属层；所述第一金属层包括两个八分之一基片集成波导金属层、四个电磁间隙耦合结构、共面波导输入端和共面波导输出端；采用八分之一基片集成波导金属层，物理尺寸是一般基片集成波导结构的八分之一，易于小型化；相比于微带线、悬置线等结构，Q值更高、集成度更高、选择性更好、损耗更小；通过在基片集成波导滤波器的共面波导输入端与共面波导输出端添加电磁间隙耦合结构，改善了滤波器的性能，其信号的选择性更好，损耗更低。

说明书

技术领域

本发明属于微波射频技术领域，涉及一种添加EBG结构的基片集成波导带通滤波器。

背景技术

随着现代无线通信技术的迅猛发展，移动通信的关键技术主要体现在无线传输技术和无线网络技术两方面，无线传输技术涉及大规模MIMO、基于滤波器组的多载波和全双工等技术。滤波器作为射频系统中的一个重要器件，在发射端、中继站和接收端都发挥着至关重要的作用。伴随着通信技术的发展，对于信息传递的速度和携带更大的信息量有更加迫切的需求，频率资源日益紧张，越来越需要开发利用更高频段。微波滤波器作为分离有用信号和无用信号的无源器件已经成为通信系统中的重要组成部分，其性能直接影响整个通信系统的质量，在电子系统向小型化，轻量化发展的同时，对滤波器的数量需求大幅度提升，也对滤波器的性能(包括但不限于集成度，可靠性)提出更高的要求。

微波射频滤波器目前应用于微波，毫米波通信，微波导航，制导，遥测遥控，卫星通信以及军事电子对抗等诸多领域，其性能直接影响整个通信系统的质量。常用的微波射频滤波器结构有微带线结构、悬置线结构、基片集成波导结构(SIW)等。随着技术的发展，微波射频滤波器向着小型化、平面化、轻量化、高集成度的方向发展。相比于其他结构，基片集成波导结构可以更好地满足对滤波器性能的要求：高Q值、高集成度、高选择性、低损耗、低成本等。对基片集成波导结构沿横向、纵向、对角线方向进行等分分割，得到的八分之一基片集成波导金属层，在性能相同的情况下，更加小型化。

基片集成波导滤波器通过基片集成波导谐振腔之间的耦合作用实现滤波功能，其缺点在于滤波器的带外抑制和信号选择性差。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种添加EBG结构的基片集成波导带通滤波器，其在输入微带线和输出微带线两侧添加电磁间隙耦合结构，改善了滤波器的性能，其信号的选择性更好，损耗更低。

本发明采用的技术方案如下：

一种添加EBG结构的基片集成波导带通滤波器，包括从上到下依次层叠设置的第一金属层、介质基板层和第二金属层；所述第一金属层包括两个八分之一基片集成波导金属层、四个电磁间隙耦合结构、共面波导输入端和共面波导输出端；

两个所述八分之一基片集成波导金属层上的金属化通孔行位于同一水平面且互相平行，所述两金属化通孔行贯穿介质基板层与第二金属层相连通，一个八分之一基片集成波导金属层、金属化通孔行和第二金属层构成一个谐振腔，两个谐振腔通过两个八分之一基片集成波导金属层间的间隙相互耦合；

一个八分之一基片集成波导金属层的外侧与共面波导输入端连接、另一个八分之一基片集成波导金属层的外侧与共面波导输出端连接，共面波导输入端和共面波导输出端的两侧分别设置有两个电磁间隙耦合结构；电磁间隙耦合结构均为T型，顶部平行于共面波导输入端和共面波导输出端，底部通过金属通孔贯穿介质基板层与第二金属层相连通；

所述第二金属层为矩形，第二金属层的长边和介质基板层的长度相同，第二金属层的宽度和两个八分之一基片集成波导金属层对拼后的宽度相同。

进一步地，两个所述谐振腔的耦合方式为感性耦合。

进一步地，通过调节两个所述八分之一基片集成波导金属层之间的间隙大小调节两个谐振腔的耦合强度。

进一步地，通过调节共面波导输入端或/和共面波导输出端两侧的电磁间隙耦合结构的物理尺寸和位置调节传输零点和带外抑制。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明一种添加EBG结构的基片集成波导带通滤波器，采用八分之一基片集成波导金属层，物理尺寸是一般基片集成波导结构的八分之一，易于小型化；相比于微带线、悬置线等结构，Q值更高、集成度更高、选择性更好、损耗更小；通过在基片集成波导滤波器的共面波导输入端与共面波导输出端添加电磁间隙耦合结构，改善了滤波器的性能，其信号的选择性更好，损耗更低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为实施例的第一金属层俯视图；

图4为实施例的介质基板层俯视图；

图5为实施例的第二金属层俯视图；

图6为实施例的传输特性图；

附图标记：11-第一金属层、12-八分之一基片集成波导金属层、13-电磁间隙耦合结构，14-共面波导输入端、15-共面波导输出端、21-介质基板层、22-金属通孔行、23-金属通孔、31-第三金属层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

实施例

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明提供的一种添加EBG结构的基片集成波导带通滤波器，包括从上到下依次层叠设置的第一金属层11、介质基板层21和第二金属层；所述第一金属层11包括两个八分之一基片集成波导金属层12、四个电磁间隙耦合结构13、共面波导输入端14和共面波导输出端15；

两个所述八分之一基片集成波导金属层12上的金属化通孔行位于同一水平面且互相平行，所述两金属化通孔行贯穿介质基板层21与第二金属层相连通，一个八分之一基片集成波导金属层12、金属化通孔行和第二金属层构成一个谐振腔，两个谐振腔通过两个八分之一基片集成波导金属层12间的间隙相互耦合；

两个所述谐振腔的耦合方式为感性耦合，通过调节两个所述八分之一基片集成波导金属层12之间的间隙大小调节两个谐振腔的耦合强度。

一个八分之一基片集成波导金属层12的外侧与共面波导输入端14连接、另一个八分之一基片集成波导金属层12的外侧与共面波导输出端15连接，共面波导输入端14和共面波导输出端15的两侧分别设置有两个电磁间隙耦合结构13；电磁间隙耦合结构13均为T型，顶部平行于共面波导输入端14和共面波导输出端15，底部通过金属通孔23贯穿介质基板层21与第二金属层相连通；

通过调节共面波导输入端14或/和共面波导输出端15两侧的电磁间隙耦合结构13的物理尺寸和位置调节传输零点和带外抑制；

实施时，通过调节电磁间隙耦合结构13到共面波导输入端14或共面波导输出端15的间隙尺寸实现电磁间隙耦合强弱的改变；通过调节电磁间隙耦合结构13的尺寸实现了滤波器传输零点位置的改变。

所述第二金属层为矩形，第二金属层的长边和介质基板层21的长度相同，第二金属层的宽度和两个八分之一基片集成波导金属层12对拼后的宽度相同。

本实施例中，第一金属层11、第二金属层的材料为金属银，厚度为0.01mm。介质基板材料的介电常数为7.8，损耗因子为0.002，厚度为0.05mm。构成谐振腔的金属化通孔行的金属化通孔的直径为0.1mm，同行的相邻金属化通孔的孔间距为0.188mm，同一层的两个谐振腔的间隙大小为0.048mm，构成电磁间隙耦合结构13的金属通孔23的直径为0.04mm，共面波导输入端14和共面波导输出端15的宽度均为0.05mm，第二金属层的长度为4.364mm，宽度为1.416mm。图6为实施例的传输特性。

综上所述，采用八分之一基片集成波导金属层，物理尺寸是一般基片集成波导结构的八分之一，易于小型化；相比于微带线、悬置线等结构，Q值更高、集成度更高、选择性更好、损耗更小；通过在基片集成波导滤波器的共面波导输入端与共面波导输出端添加电磁间隙耦合结构，改善了滤波器的性能，其信号的选择性更好，损耗更低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的保护范围，任何熟悉本领域的技术人员在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。