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专利号: 2017100322422
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.中心频率及带宽全可调的四分之一模基片集成波导滤波器,其特征主要包括两个1/

4模SIW谐振腔,输入输出馈线,耦合窗口,以及用于调谐频率、带宽、外部Q值的变容二极管;

所述的两个1/4模圆形SIW谐振腔是根据SIW腔体的磁对称性,沿SIW腔体的两个磁壁将SIW腔切开,取其四分之一,由两个四分之一SIW腔体形成耦合而成;

该滤波器具体包括上下叠加的两层介质板;上介质板的上表面部分铺设上层金属面,剩余部分为加载中心频率和带宽的调谐元件提供物理空间;下介质板的下表面全铺下层金属面,并加载两个共面波导CPW结构的输入输出馈线;上下介质板间贯穿周期性分布的金属柱A与上下层金属面构成QMSIW结构;

所述的上下介质板间设有中间金属层,该中间金属层由两个相同的四分之一圆与长方形金属条构成,其中四分之一圆的两边均与上层金属面两边沿位置相同,且其中一边与长方形金属条的一边接壤;两四分之一圆与长方形金属条接壤的边在同一直线上;长方形金属条与上层介质板间贯穿有金属柱C,该长方形金属条用于加载中心频率和带宽的调谐元件;

上下介质板间贯穿周期性分布的金属柱A;金属柱A和上下层金属面构成QMSIW结构,上层金属面只在QMSIW结构处敷铜,形成磁壁;同时中间金属层与下层介质板间贯穿有周期性分布的金属柱B;三层金属层与金属柱A、B,构成同轴QMSIW谐振腔结构;

上下介质板间贯穿有金属柱D,且输入与输出馈线加载在下层金属面,通过金属柱D与同轴谐振腔形成较强的容性外部耦合,通过改变加载在CPW传输线中的变容二极管Cv3的容值来控制外部Q值;

所述的中间金属层与上层金属层构成较强的电容效应,通过在中间层金属层与上层金属层金属柱C间加载变容二极管Cv1,用以调谐同轴谐振腔的谐振频率;

两SIW谐振腔谐振腔间存在两种耦合方式,一种是通过开窗形成的磁耦合,一种是通过加载变容管形成的电耦合;

磁耦合通过开窗,即两个1/4模SIW相互重合的金属柱去掉,自然形成耦合窗口;

电耦合由加载在两个谐振腔的中间层金属面间的变容二极管Cv2来实现,通过改变该二极管容值调节两个谐振腔间的耦合系数。

2.如权利要求1所述的中心频率及带宽全可调的四分之一模基片集成波导滤波器,其特征在于所述的滤波器采用双层PCB板叠加工艺,或采用LTCC工艺。

3.如权利要求1所述的中心频率及带宽全可调的四分之一模基片集成波导滤波器,其特征在于滤波器的谐振频率f0根据以下公式获得:其中Cv1为加载于中间层金属面与上层金属面之间的变容二极管电容;

中间层金属面与上层金属面间形成的较强电容效应:

其中s是中间层金属面的面积,h1是中间层金属面与上层金属面间的距离,ε0是真空中的介电系数,εr是介质板的介电常数,κ为静电力常量;

L为电感,μ0为真空中磁导率,μr为谐振腔介质的相对磁导率,h为谐振腔的高度,a为同轴QMSIW谐振腔结构中圆心O与金属柱B的距离,b为同轴QMSIW谐振腔结构中圆心O与金属柱A的距离。