一种基于耦合条带受控的带宽可调基片集成波导滤波器

技术领域

本发明涉及一种微波通信器件，尤其涉及一种基片集成波导滤波器。

背景技术

基片集成波导滤波器是基于基片可集成波导谐振器实现的滤波器，具备基片集成波导传输线或谐振器的低损耗、高无载品质因素、基片可集成等特点，通常运用在频率较高的频段。带宽可调的基片集成波导滤波器能够在外置电压的控制下调节基片集成波导滤波器的工作带宽，支持系统对带宽控制的需求，提高滤波器对不同带宽需求的兼容性。

现有带宽可调基片集成波导滤波器较少，主要在双模基片集成波导谐振器的一个模式电场峰值处植入变容二级管，通过直流偏置电压控制变容管容值改变该模式谐振频率，从而实现滤波器的带宽可调，但是该方法实现的带宽可调范围有限，并且基础工作带宽较窄。因此，有必要提出一种带宽较宽和带宽可调范围提升的带宽可调基片集成波导滤波器。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种耦合条带受控的带宽可调基片集成波导滤波器，用于拓展带宽可调基片集成波导滤波器的可调范围和基础工作带宽。

技术方案：一种基于耦合条带受控的带宽可调基片集成波导滤波器，包括共享分段金属化通孔的两个基片集成波导谐振器以及PIN管开关加载的三线耦合半波长带状线谐振器；所述PIN管开关加载的三线耦合半波长带状线谐振器嵌合在所述共享分段金属化通孔的两个基片集成波导谐振器内；所述三线耦合半波长带状线谐振器为偶耦合基模状态时能够与所述基片集成波导谐振器产生强耦合，通过控制所述三线耦合半波长带状线谐振器中任一对PIN管开关的通断，改变所述三线耦合半波长带状线谐振器的谐振频率以及与所述基片集成波导谐振器之间的耦合系数，实现带宽可调。

进一步的，还包括四个加载PIN管开关的槽线，四个加载PIN管开关的槽线两两位于器件的两侧，两侧的加载PIN管开关的槽线之间分别形成一个共面波导传输线；通过控制所述加载PIN管开关的槽线中对应PIN管开关的通断来调控外部品质因素的变化，使之与整体滤波器的耦合系数相匹配。

进一步的，所述PIN管开关加载的三线耦合半波长带状线谐振器包括一个三线耦合金属长条带、两个三线耦合金属短条带以及六个PIN管开关二，其中两个三线耦合金属短条带对称位于三线耦合金属长条带的两侧，六个PIN管开关二分别加载在所述三线耦合金属长条带的两端与所述两个三线耦合金属短条带之间；所述三线耦合金属长条带的长度在0.16λ

进一步的，所述加载PIN管开关的槽线中，PIN管位于L型槽竖直方向上，并与L型槽上端的距离在0.06λ

有益效果：现有的带宽可调基片集成波导滤波器较少，并且存在带宽可调范围有限和基础工作带宽窄等问题。本发明将PIN管开关加载的三线耦合半波长带状线谐振器与共享分段金属化通孔的基片集成波导谐振器相嵌结合，结合PIN管开关加载的槽线，利用PIN管开关通断对谐振频率、耦合系数及外部品质因素的调节，以及谐振器间的强耦合及交叉耦合，实现带宽可调基片集成波导滤波器，具有带宽可调范围宽及基础工作带宽宽的特点。

具体的，PIN管开关加载的三线耦合半波长带状线谐振器由中间层的三线耦合金属长条带与短条带、顶层的三对PIN管开关，结合上下金属及基板组成，三对PIN管开关对称连接三线耦合金属长条带与短条带。三线耦合半波长带状线谐振器为偶耦合基模状态时才能与基片集成波导谐振器产生强耦合，提供一个谐振点，并且通过控制任一对PIN管开关的通断，改变其谐振频率以及与基片集成波导谐振器之间的耦合系数，实现带宽可调的基片集成波导滤波器。通过控制加载PIN管开关的槽线中对应PIN管开关的通断来调控外部品质因素的变化，使之与整体滤波器的耦合系数相匹配，满足对应带宽的需要。

附图说明

图1为本发明带宽可调基片集成波导滤波器的层结构图；

图2为本发明带宽可调基片集成波导滤波器的顶层金属结构图；

图3为本发明带宽可调基片集成波导滤波器的中间层金属结构图；

图4为本发明带宽可调基片集成波导滤波器的底层金属结构图；

图5为本发明带宽可调基片集成波导滤波器的

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，一种耦合条带受控的带宽可调基片集成波导滤波器，包括顶部金属层1、第一介质层2、中间金属层3、第二介质层4、底部金属层5、金属化通孔6、金属化盲孔7以及顶部器件8，整体结构关于器件的垂直对称面左右对称。

如图2所示，顶部金属层1为开有四个L型槽101和六个矩形槽102的矩型金属地103。其中四个L型槽101两两设置在矩型金属地103的左侧边缘和右侧边缘，一侧的两个L型槽101上下对称设置，并该两个L型槽101中间形成一个顶层金属条带104。六个矩形槽102左右对称设置，每侧分布三个。顶层金属条带104的长度在0.18λ

如图3所示，中间金属层3由一个三线耦合金属长条带301和两个三线耦合金属短条带302组成，两个三线耦合金属短条带302对称位于三线耦合金属长条带301的两侧。其中三线耦合金属长条带301的长度在0.16λ

如图1至图4所示，金属化通孔6用于连接顶部金属层1和底部金属层5，由金属化通孔一601、金属化通孔二602和金属化通孔三603组成。其中金属化通孔一601在器件边缘围成矩形形状，并在左右中心处留有无孔区域，即顶层金属条带104区域为无孔区域。金属化通孔二602和金属化通孔三603位于整体结构的垂直对称面上，三线耦合金属长条带301位于金属化通孔二602和金属化通孔三603之间的无孔区域。金属化通孔二602和金属化通孔三603之间的无孔距离在0.05λ

如图1至图4所示，金属化盲孔7由金属化盲孔一701和金属化盲孔二702组成，金属化盲孔一701用于建立顶部金属层1与三线耦合金属长条带301和三线耦合金属短条带302的连接，连接点位于三线耦合金属长条带301的两端和三线耦合金属短条带302的内侧端。金属化盲孔二702用于连接三线耦合金属短条带302和底部金属层5，连接点位于三线耦合金属短条带302的外侧端。

顶部器件8由四个PIN管开关一801和六个PIN管开关二802组成。其中PIN管开关一801分别水平连接在L型槽101的竖直方向内，并与L型槽101上端的距离在0.06λ

三线耦合金属长条带301、三线耦合金属短条带302、金属化盲孔一701、金属化盲孔二702、PIN管开关二802与顶部金属层1、底部金属层5、第一介质层2及第二介质层4构成PIN管开关加载的三线耦合半波长带状线谐振器。顶部金属层1、第一介质层2、第二介质层4、底部金属层5、金属化通孔一601、金属化通孔二602、金属化通孔三603组成两个共享分段金属化通孔的基片集成波导谐振器。L型槽101、顶层金属条带104、第一介质层2、第二介质层4、底部金属层5组成共面波导传输线。L型槽101、PIN管开关一801、第一介质层2及第二介质层4组成加载PIN管开关的槽线。

本发明中，传输信号从一侧的共面波导传输线馈入，在加载PIN管开关的槽线、两个基片集成波导谐振器和PIN管开关加载的三线耦合半波长带状线谐振器的作用下，从另一侧的共面波导传输线输出，形成带宽可调的滤波响应。在此过程中，PIN管开关加载的三线耦合半波长带状线谐振器的偶耦合基模状态能与工作于TE

两个基片集成波导谐振器在频带内工作在TE

与现有技术相比，本发明提出的基于耦合条带受控的带宽可调基片集成滤波器增加了带宽可调范围，并且具有更宽的基础工作带宽。本实施例采用上下两层厚度相同的Taconic TLY-5基板，电路尺寸为0.46λ

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。