CN209016241U - 基于SIW结构的csrr金属过孔滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了基于SIW结构的csrr金属过孔滤波器，属于微波滤波器领域，基于SIW结构的csrr金属过孔滤波器，包括介质板，介质板的下端固定连接有底层接地金属箔，介质板的上端固定连接有顶层金属箔，顶层金属箔上开凿有两排均匀分布的第一金属通孔，且两排均匀分布的第一金属通孔分别位于顶层金属箔的上下边界，顶层金属箔的左右两端均固定连接有端口微带引出线，一对端口微带引出线关于顶层金属箔的中心轴对称，端口微带引出线为凸型微带线过渡结构，且端口微带引出线位于介质板的中部，可以实现结构简单，体积小，重量轻，成本低，信号传输损耗小，插入损耗低，回波损耗高，具有良好的传输性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及微波滤波器领域，更具体地说，涉及基于SIW结构的csrr 金属过孔滤波器。
背景技术
微波滤波器是一种无源器件，同时是现代通信系统的重要组成器件。使回路中需要的信号可以顺利通过，所以在电路中，一个通信系统的通信质量与系统中滤波器的性能的优劣有着十分重要的关系，滤波器的性能甚至会对通信系统产生直接影响。随着社会科学技术的发展，滤波器迅速发展的同时，电路的规模也在进一步扩大。
为了提高滤波器的传输性能，要求滤波器具有低插入损耗和高回波损耗，更为重要的是，为了满足现代通信终端的小型化趋势，要求滤波器要有更小的体积与重量，有时滤波器大小甚至比性能更加重要。传统滤波器的插入损耗比较大，回波损耗较小，导致传输性比较差，且传统的矩形波导体积大，重量大。因此目前急需一种小型化与传输性能高的滤波器来解决上述技术问题。
实用新型内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供基于SIW结构的csrr金属过孔滤波器，它可以实现结构简单，体积小，重量轻，成本低，信号传输损耗小，插入损耗低，回波损耗高，具有良好的传输性能。
2.技术方案
为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。
基于SIW结构的csrr金属过孔滤波器，包括介质板，所述介质板的下端固定连接有底层接地金属箔，所述介质板的上端固定连接有顶层金属箔，所述顶层金属箔上开凿有两排均匀分布的第一金属通孔，且两排均匀分布的第一金属通孔分别位于顶层金属箔的上下边界，所述顶层金属箔的左右两端均固定连接有端口微带引出线，一对所述端口微带引出线关于顶层金属箔的中心轴对称，所述端口微带引出线为凸型微带线过渡结构，且端口微带引出线位于介质板的中部，所述顶层金属箔上固定连接有一对第二六边形csrr谐振器和一对第一六边形csrr谐振器，所述第二六边形csrr谐振器和第一六边形csrr谐振器分别位于顶层金属箔水平中心线三分之一和三分之二处，所述顶层金属箔上开凿有一对第二金属通孔，且第二金属通孔位于第二六边形 csrr谐振器和第一六边形csrr谐振器之间，一对所述第二金属通孔分别位于顶层金属箔水平中心线三分之一和三分之二处，它可以实现结构简单，体积小，重量轻，成本低，信号传输损耗小，插入损耗低，回波损耗高，具有良好的传输性能。
进一步的，一对所述端口微带引出线上均连接有SMA接头。
进一步的，所述端口微带引出线为50欧姆的SIW特性阻抗匹配微带线。
进一步的，所述第一金属通孔和第二金属通孔均为圆形，且第一金属通孔和第二金属通孔均贯穿介质板和底层接地金属箔，所述第一金属通孔和第二金属通孔内为金属化处理，且顶层金属箔和底层接地金属箔通过第一金属通孔和第二金属通孔相连接。
进一步的，所述第一金属通孔的直径为0.5mm，相邻两个所述底层接地金属箔之间的圆心距为1mm，所述第二金属通孔的直径为0.01mm。
进一步的，所述底层接地金属箔和顶层金属箔均为铜箔，所述介质板为采用Rogers RT/duroid 5880(tm)材料，且介质板的相对介电常数为2.2，所述介质板的厚度为0.508mm，所述端口微带引出线的厚度为0.003mm。
进一步的，所述顶层金属箔的长度为20mm，所述顶层金属箔的宽度为 12mm，所述第二六边形csrr谐振器和第一六边形csrr谐振器的中心均位于距离水平中心线3.28mm处，所述第一六边形csrr谐振器包括第一大六边环和第一小六边环，所述第一大六边环的外六边形边长为2mm，所述第一大六边环的内六边形边长为1.7mm，所述第一大六边环的开口长度为0.8mm，所述第一小六边环的外六边形边长为1.19mm，所述第一小六边环的内六边形边长为 0.89mm，所述第一小六边环的开口长度为0.5mm，所述第二六边形csrr谐振器包括第二大内边环和第二小内边环，所述第二大内边环的外六边形边长为 1.5mm，所述第二大内边环内六边形边长为1.2mm，所述第二大内边环开口长度为0.4mm，所述第二小内边环的外六边形边长为0.8mm，所述第二小内边环的内六边形边长为0.5mm，所述第二小内边环的开口长度为0.2mm。
3.有益效果
相比于现有技术，本实用新型的优点在于：
(1)本方案端口微带引出线采用凸型微带线过渡结构，该过渡结构不仅能够实现能量的过度、传递与转换，也有利于滤波器的有效集成，达到了使滤波器小型化的效果，且凸型过渡结构克服了人直接过渡的反射问题，对内部场的影响小。
(2)相比于普通的圆形及方形csrr谐振环结构，本方案中第二六边形 csrr谐振器和第一六边形csrr谐振器的六边形csrr谐振环结构所占据的面积更小，更利于滤波器的小型化。
(3)本实用新型结构的中心频率为12.5Ghz，传输零点位于13.4Ghz处，通带宽度约为1.5Hhz，回波损耗在通带附近能达到-18dB，插入损耗在通带附近达到-0.81dB，较普通的csrr结构滤波器具有良好的带通效果，且具有更宽的通带。
(4)本实用新型结构通过在水平中心线上加入第二金属通孔的方式，极大地改善了其传输零点处的带阻效果，使回波损耗在13.15-13.4Ghz之间急剧降低至-25dB，滤波效果明显提升。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的平面示意图；
图3为本实用新型的回波损耗仿真图。
图中标号说明：
1底层接地金属箔、2介质板、3顶层金属箔、4第一金属通孔、5端口微带引出线、6第二金属通孔、7第二六边形csrr谐振器、8第一六边形csrr 谐振器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图；对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。a
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1-2，基于SIW结构的csrr金属过孔滤波器，包括介质板2，介质板2的下端固定连接有底层接地金属箔1，介质板2的上端固定连接有顶层金属箔3，底层接地金属箔1、介质板2和顶层金属箔3紧密贴合，顶层金属箔3上开凿有两排均匀分布的第一金属通孔4，且两排均匀分布的第一金属通孔4分别位于顶层金属箔3的上下边界，顶层金属箔3的左右两端均固定连接有端口微带引出线5，一对端口微带引出线5关于顶层金属箔3的中心轴对称，端口微带引出线5为凸型微带线过渡结构，且端口微带引出线5位于介质板2的中部，顶层金属箔3上固定连接有一对第二六边形csrr谐振器7 和一对第一六边形csrr谐振器8，第二六边形csrr谐振器7和第一六边形 csrr谐振器8分别位于顶层金属箔3水平中心线三分之一和三分之二处，顶层金属箔3上开凿有一对第二金属通孔6，且第二金属通孔6位于第二六边形 csrr谐振器7和第一六边形csrr谐振器8之间，一对第二金属通孔6分别位于顶层金属箔3水平中心线三分之一和三分之二处，它可以实现结构简单，体积小，重量轻，成本低。
一对端口微带引出线5上均连接有SMA接头，端口微带引出线5为50欧姆的SIW特性阻抗匹配微带线，底层接地金属箔1和顶层金属箔3均为铜箔，介质板2为采用Rogers RT/duroid 5880(tm)材料，且介质板2的相对介电常数为2.2，介质板2的厚度为0.508mm，端口微带引出线5的厚度为0.003mm。
第一金属通孔4和第二金属通孔6均为圆形，且第一金属通孔4和第二金属通孔6均贯穿介质板2和底层接地金属箔1，第一金属通孔4和第二金属通孔6内为金属化处理，且顶层金属箔3和底层接地金属箔1通过第一金属通孔4和第二金属通孔6相连接，第一金属通孔4的直径为0.5mm，相邻两个底层接地金属箔1之间的圆心距为1mm，第二金属通孔6的直径为0.01mm。
顶层金属箔3的长度为20mm，顶层金属箔3的宽度为12mm，第二六边形 csrr谐振器7和第一六边形csrr谐振器8的中心均位于距离水平中心线 3.28mm处，第一六边形csrr谐振器8包括第一大六边环和第一小六边环，第一大六边环的外六边形边长为2mm，第一大六边环的内六边形边长为1.7mm，第一大六边环的开口长度为0.8mm，第一小六边环的外六边形边长为1.19mm，第一小六边环的内六边形边长为0.89mm，第一小六边环的开口长度为0.5mm，第二六边形csrr谐振器7包括第二大内边环和第二小内边环，第二大内边环的外六边形边长为1.5mm，第二大内边环内六边形边长为1.2mm，第二大内边环开口长度为0.4mm，第二小内边环的外六边形边长为0.8mm，第二小内边环的内六边形边长为0.5mm，第二小内边环的开口长度为0.2mm，第二六边形csrr 谐振器7和第一六边形csrr谐振器8包括两个嵌套的大小不同的六边形开口环，通过计算优化第二六边形csrr谐振器7和第一六边形csrr谐振器8内外环的边长可得优良的滤波效果。
请参阅图3，本方案的回波损耗仿真图，本实用新型结构的中心频率为 12.5Ghz，传输零点位于13.4Ghz处，通带宽度约为1.5Hhz，回波损耗在通带附近能达到-18dB，插入损耗在通带附近达到-0.81dB，较普通的csrr结构滤波器具有良好的带通效果，且具有更宽的通带，本实用新型结构通过在水平中心线上加入第二金属通孔6的方式，极大地改善了其传输零点处的带阻效果，使回波损耗在13.15-13.4Ghz之间急剧降低至-25dB，滤波效果明显提升，信号传输损耗小，插入损耗低，回波损耗高，具有良好的传输性能。
以上所述；仅为本实用新型较佳的具体实施方式；但本实用新型的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
Claims (7)
1.基于SIW结构的csrr金属过孔滤波器，包括介质板(2)，其特征在于：所述介质板(2)的下端固定连接有底层接地金属箔(1)，所述介质板(2)的上端固定连接有顶层金属箔(3)，所述顶层金属箔(3)上开凿有两排均匀分布的第一金属通孔(4)，且两排均匀分布的第一金属通孔(4)分别位于顶层金属箔(3)的上下边界，所述顶层金属箔(3)的左右两端均固定连接有端口微带引出线(5)，一对所述端口微带引出线(5)关于顶层金属箔(3)的中心轴对称，所述端口微带引出线(5)为凸型微带线过渡结构，且端口微带引出线(5)位于介质板(2)的中部，所述顶层金属箔(3)上固定连接有一对第二六边形csrr谐振器(7)和一对第一六边形csrr谐振器(8)，所述第二六边形csrr谐振器(7)和第一六边形csrr谐振器(8)分别位于顶层金属箔(3)水平中心线三分之一和三分之二处，所述顶层金属箔(3)上开凿有一对第二金属通孔(6)，且第二金属通孔(6)位于第二六边形csrr谐振器(7)和第一六边形csrr谐振器(8)之间，一对所述第二金属通孔(6)分别位于顶层金属箔(3)水平中心线三分之一和三分之二处。
2.根据权利要求1所述的基于SIW结构的csrr金属过孔滤波器，其特征在于：一对所述端口微带引出线(5)上均连接有SMA接头。
3.根据权利要求1所述的基于SIW结构的csrr金属过孔滤波器，其特征在于：所述端口微带引出线(5)为50欧姆的SIW特性阻抗匹配微带线。
4.根据权利要求1所述的基于SIW结构的csrr金属过孔滤波器，其特征在于：所述第一金属通孔(4)和第二金属通孔(6)均为圆形，且第一金属通孔(4)和第二金属通孔(6)均贯穿介质板(2)和底层接地金属箔(1)，所述第一金属通孔(4)和第二金属通孔(6)内为金属化处理，且顶层金属箔(3)和底层接地金属箔(1)通过第一金属通孔(4)和第二金属通孔(6)相连接。
5.根据权利要求1所述的基于SIW结构的csrr金属过孔滤波器，其特征在于：所述第一金属通孔(4)的直径为0.5mm，相邻两个所述底层接地金属箔(1)之间的圆心距为1mm，所述第二金属通孔(6)的直径为0.01mm。
6.根据权利要求1所述的基于SIW结构的csrr金属过孔滤波器，其特征在于：所述底层接地金属箔(1)和顶层金属箔(3)均为铜箔，所述介质板(2)为采用Rogers RT/duroid 5880(tm)材料，且介质板(2)的相对介电常数为2.2，所述介质板(2)的厚度为0.508mm，所述端口微带引出线(5)的厚度为0.003mm。
7.根据权利要求1所述的基于SIW结构的csrr金属过孔滤波器，其特征在于：所述顶层金属箔(3)的长度为20mm，所述顶层金属箔(3)的宽度为12mm，所述第二六边形csrr谐振器(7)和第一六边形csrr谐振器(8)的中心均位于距离水平中心线3.28mm处，所述第一六边形csrr谐振器(8)包括第一大六边环和第一小六边环，所述第一大六边环的外六边形边长为2mm，所述第一大六边环的内六边形边长为1.7mm，所述第一大六边环的开口长度为0.8mm，所述第一小六边环的外六边形边长为1.19mm，所述第一小六边环的内六边形边长为0.89mm，所述第一小六边环的开口长度为0.5mm，所述第二六边形csrr谐振器(7)包括第二大内边环和第二小内边环，所述第二大内边环的外六边形边长为1.5mm，所述第二大内边环内六边形边长为1.2mm，所述第二大内边环开口长度为0.4mm，所述第二小内边环的外六边形边长为0.8mm，所述第二小内边环的内六边形边长为0.5mm，所述第二小内边环的开口长度为0.2mm。
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