一種基于堆疊式介質(zhì)集成波導(dǎo)的小型化差分帶通濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及差分帶通濾波器，特別是涉及一種基于堆疊式介質(zhì)集成波導(dǎo)的小型化 差分帶通濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002] 嚴(yán)重的噪聲干擾是影響電子設(shè)備且使之難以發(fā)揮最佳性能的因素之一，甚至可能 使得整個(gè)設(shè)備無法正常工作。為了解決這一類問題，很多專家和學(xué)者均付出了巨大的努力， 并最終將解決這一問題的視點(diǎn)聚焦在了濾波器的身上。濾波器，是通信設(shè)備中至關(guān)重要和 必不可少的器件之一。傳統(tǒng)的帶通濾波器一般是單端式的，即只有一個(gè)信號(hào)輸入端口和一 個(gè)信號(hào)輸出端口，只能對(duì)不同頻率的信號(hào)進(jìn)行選擇濾波，難以抑制共模噪聲。而新型的差分 帶通濾波器則彌補(bǔ)了單端器件在這方面的不足，它具有四個(gè)端口，包括兩個(gè)輸入端口和兩 個(gè)輸出端口。這樣的設(shè)計(jì)使得差分濾波器可以對(duì)差模信號(hào)進(jìn)行正常頻率選擇的同時(shí)，又可 以較好地對(duì)共模噪聲進(jìn)行抑制。很多研究學(xué)者都做了關(guān)于差分濾波器的深入研究和設(shè)計(jì)， 以使得這些器件可以滿足差模和共模的雙重要求。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的差分濾波器的共模 抑制能力并不理想且其尺寸也比較大，不能滿足現(xiàn)代通信要求的小型化等條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種共模抑制能力較強(qiáng)、尺寸較小的基于堆疊式 介質(zhì)集成波導(dǎo)的小型化差分帶通濾波器。
[0004] 技術(shù)方案：為達(dá)到此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0005] 本發(fā)明所述的一種基于堆疊式介質(zhì)集成波導(dǎo)的小型化差分帶通濾波器，包括兩個(gè) 結(jié)構(gòu)相同、上下反向堆疊的介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器，兩者的金屬接地層重合，通過設(shè)于金屬接 地層上的耦合縫隙實(shí)現(xiàn)信號(hào)的耦合，且兩者關(guān)于濾波器的中心對(duì)稱；介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器 包括介質(zhì)基板和設(shè)于介質(zhì)基板上下表面的金屬層與金屬接地層，金屬層包括位于中間的金 屬貼片，金屬貼片的一邊通過介質(zhì)集成波導(dǎo)與微帶線的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)連接第一微帶線和第二微 帶線，介質(zhì)基板中貫穿設(shè)有一圈連接金屬貼片與金屬接地層的金屬化過孔，金屬貼片、金屬 化過孔和金屬接地層共同圍成介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振腔。
[0006] 進(jìn)一步，所述介質(zhì)集成波導(dǎo)與微帶線的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)為微帶線導(dǎo)帶與金屬貼片之間的 縫隙。
[0007] 進(jìn)一步，所述微帶線導(dǎo)帶與金屬貼片之間縫隙的寬度s為0. 15_，縫隙的長(zhǎng)度1。 為 3. 5mm〇
[0008] 進(jìn)一步，所述金屬貼片的形狀為軸對(duì)稱圖形，所述第一微帶線與第二微帶線關(guān)于 金屬貼片的對(duì)稱軸對(duì)稱。
[0009] 進(jìn)一步，所述每個(gè)介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器的耦合縫隙的個(gè)數(shù)為六個(gè)，形狀均為矩形， 其中，第一耦合縫隙、第二耦合縫隙和第三耦合縫隙為一組，第四耦合縫隙、第五耦合縫隙 和第六耦合縫隙為另一組，第一耦合縫隙與第六耦合縫隙、第二耦合縫隙與第五耦合縫隙 以及第三耦合縫隙與第四耦合縫隙分別關(guān)于金屬接地層對(duì)稱軸對(duì)稱，且第一耦合縫隙與第 三耦合縫隙關(guān)于第二耦合縫隙對(duì)稱，第四耦合縫隙與第六耦合縫隙關(guān)于第五耦合縫隙對(duì) 稱；兩個(gè)介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器的耦合縫隙上下兩兩對(duì)應(yīng)、位置吻合。
[0010] 進(jìn)一步，所述六個(gè)耦合縫隙的寬度均為0.6mm，第二耦合縫隙和第五耦合縫隙的 長(zhǎng)度U均為2mm，第一耦合縫隙、第三耦合縫隙、第四耦合縫隙和第六耦合縫隙的長(zhǎng)度1。 2 均為4mm。
[0011] 進(jìn)一步，所述金屬貼片的形狀為矩形。
[0012] 進(jìn)一步，所述兩個(gè)介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器中，一個(gè)介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器的第一微帶 線與第二微帶線均作為信號(hào)的輸入端口，另一個(gè)介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器的第一微帶線與第二 微帶線均作為信號(hào)的輸出端口。
[0013] 進(jìn)一步，所述介質(zhì)基板的相對(duì)介電常數(shù)為2. 2,厚度為0. 254mm，正切損耗角大小 為 0?0009。
[0014] 進(jìn)一步，所述第一微帶線與第二微帶線的線寬w。均為0. 8mm，金屬化過孔的直徑d 為1mm，金屬化過孔的間距g為0? 8mm，介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振腔的長(zhǎng)度1為18mm，介質(zhì)集成波導(dǎo) 諧振腔的寬度w為14mm。
[0015] 有益效果：本發(fā)明具有以下的有益效果：
[0016] 1、本發(fā)明采用介質(zhì)集成波導(dǎo)腔體結(jié)構(gòu)，相對(duì)于微帶線等具有更高的Q值和更高的 功率承載能力；
[0017] 2、本發(fā)明具有較小的差模通帶插入損耗，較大的回波損耗，陡峭的邊緣選擇特性， 較高的共模抑制特性；
[0018] 3、本發(fā)明采用介質(zhì)集成波導(dǎo)堆疊的設(shè)計(jì)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)濾波器的小型化，使得濾 波器尺寸減小了 50% ;
[0019] 4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅需要兩個(gè)耦合的介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器；
[0020] 5、本發(fā)明相對(duì)于高溫共燒陶瓷等多層技術(shù)，加工和測(cè)試簡(jiǎn)便，成本低。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明的濾波器的立體圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明的濾波器的側(cè)視圖；
[0023] 圖3為本發(fā)明的上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器的俯視圖；
[0024] 圖4為本發(fā)明的上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器的仰視圖；
[0025] 圖5為本發(fā)明的濾波器在共模信號(hào)激勵(lì)下的場(chǎng)分布；
[0026] 圖6為本發(fā)明的濾波器在差模信號(hào)激勵(lì)下的場(chǎng)分布；
[0027] 圖7為本發(fā)明的濾波器的帶寬隨耦合縫隙寬度的變化曲線；
[0028] 圖8為本發(fā)明的濾波器在差模及共模激勵(lì)下的響應(yīng)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的介紹。
[0030] 本發(fā)明公開了一種基于堆疊式介質(zhì)集成波導(dǎo)的小型化差分帶通濾波器，如圖1所 示，濾波器包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同、上下反向堆疊的介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器，即上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧 振器4和下介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器5。如圖1、圖2所示，上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器4和下介質(zhì) 集成波導(dǎo)諧振器5通過金屬接地層3重合實(shí)現(xiàn)"背靠背"的堆疊，并通過設(shè)于金屬接地層3 上的耦合縫隙實(shí)現(xiàn)信號(hào)的耦合，且上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器4和下介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器5關(guān) 于濾波器的中心對(duì)稱。
[0031] 上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器4和下介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器5的結(jié)構(gòu)相同，下面以上介質(zhì) 集成波導(dǎo)諧振器4為例對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)介紹。圖3和圖4分別給出了上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧 振器4的俯視圖和仰視圖。如圖2、圖3和圖4所示，上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器4包括介質(zhì)基 板2和設(shè)于介質(zhì)基板2上下表面的金屬層1與金屬接地層3,金屬層1包括位于中間的金 屬貼片11，金屬貼片11的一邊通過介質(zhì)集成波導(dǎo)與微帶線的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)12連接第一微帶線 13和第二微帶線14,介質(zhì)基板2中貫穿設(shè)有一圈連接金屬貼片11與金屬接地層3的金屬 化過孔21，金屬貼片11、金屬化過孔21和金屬接地層3共同圍成介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振腔。
[0032] 本實(shí)施例中，介質(zhì)集成波導(dǎo)與微帶線的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)12為微帶線導(dǎo)帶與金屬貼片11 之間的縫隙，如圖3所示。金屬貼片11的形狀為矩形，第一微帶線13和第二微帶線14關(guān)于 金屬貼片11的對(duì)稱軸對(duì)稱。如圖1所示，在由兩個(gè)介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器組成的濾波器中， 上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器4的第一微帶線13與第二微帶線14均作為信號(hào)的輸入端口，即端 口 1和端口 2 ;下介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器5的第一微帶線15與第二微帶線16均作為信號(hào)的輸 出端口，即端口 1'和端口 2'。如圖4所示，每個(gè)介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器的耦合縫隙的個(gè)數(shù)為 六個(gè)，形狀均為矩形；其中，上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器4的耦合縫隙為第一耦合縫隙31、第二 耦合縫隙32、第三耦合縫隙33、第四耦合縫隙34、第五耦合縫隙35和第六耦合縫隙36,第 一耦合縫隙31、第二耦合縫隙32和第三耦合縫隙33為一組，第四耦合縫隙34、第五耦合縫 隙35和第六耦合縫隙36為另一組，兩組關(guān)于金屬接地層3的對(duì)稱軸對(duì)稱，即第一耦合縫隙 31與第六耦合縫隙36、第二耦合縫隙32與第五耦合縫隙35、第三耦合縫隙33與第四耦合 縫隙34分別關(guān)于金屬接地層3的對(duì)稱軸對(duì)稱，且第一耦合縫隙31與第三耦合縫隙33關(guān)于 第二耦合縫隙32對(duì)稱，第四耦合縫隙34與第六耦合縫隙36關(guān)于第五耦合縫隙35對(duì)稱；下 介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器5的耦合縫隙為第一耦合縫隙、第二耦合縫隙、第三耦合縫隙、第四耦 合縫隙、第五耦合縫隙和第六耦合縫隙，第一耦合縫隙、第二耦合縫隙和第三耦合縫隙為一 組，第四耦合縫隙、第五耦合縫隙和第六耦合縫隙為另一組，兩組關(guān)于金屬接地層的對(duì)稱軸 對(duì)稱，即第一耦合縫隙與第六耦合縫隙、第二耦合縫隙與第五耦合縫隙、第三耦合縫隙與第 四耦合縫隙分別關(guān)于金屬接地層的對(duì)稱軸對(duì)稱，且第一耦合縫隙與第三耦合縫隙關(guān)于第二 耦合縫隙對(duì)稱，第四耦合縫隙與第六耦合縫隙關(guān)于第五耦合縫隙對(duì)稱。如圖2所示，在濾波 器中，上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器4的第一耦合縫隙31與下介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器5的第一耦合 縫隙上下對(duì)應(yīng)、位置吻合，共同組成第一完整耦合縫隙317 ;上介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器4的第 二耦合縫隙32與下介質(zhì)集成波導(dǎo)諧振器5的第二耦合縫隙