一种半模基片集成波导双工器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种半模基片集成波导双工器，包括介质板层，还包括介质板层正面的上金属镀层以及介质板层反面的下金属镀层；所述上金属镀层有输入端口和两个输出端口，输入输出采用50Ω微带线直接耦合馈电；所述上金属镀层上设有接地金属通孔。本发明双工器采用HMSIW结构易于集成，又具备了功率容量大、高Q、低损耗以及适用频率高等特点。相较一般SIW结构，HMSIW减小约一半尺寸，大大地减小了双工器的体积。
【专利说明】
一种半模基片集成波导双工器
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种半模基片集成波导（HMSIW，Half Mode Substrate Integrated Waveguide)双工器，属于无线通信系统领域。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信技术的不断发展和广泛应用，滤波器在通信系统中扮演着越来越重 要的角色，其性能的好坏是整个通信系统中的关键。所以既要求其具有更低的插入损耗，以 减小有用信号的衰减，又要求其具有更好的矩形系数和更宽的阻带，以减小无用信号的干 扰，以及更小的体积、更轻的重量。
[0003] 基片集成波导滤波器因性能较优、体积小、易于平面电路集成也一直是微波、毫米 波领域的研究热点。
[0004] 双工器是在滤波器的基础上发展起来的，主要用于异频双工电台、中继台、基站、 卫星等无线通信系统中。双工器是由两个不同通频段的滤波器通过阻抗匹配网络连接组成 的，其作用是发射信号和接收信号隔离，保证信号的发射和接收能同时进行，从而接收和发 射能共用一副天线。
[0005] 早期的双工器性能较差，传统矩形波导双工器虽然具有很好的电气性能指标，但 其体积大、成本高且不易与电路集成。微带双工器虽然体积小，成本低，易加工，但其插入损 耗大并且电路Q值低。双工器是通信系统设备必不可少的器件，降低双工器的体积和成本对 于整个通信系统成本的降低有非常重要的意义。高选择性、小型化、低成本的双工器是市场 的迫切需求。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种半模基片集成波导双工 器，具有体积小、易于集成和成本低等特点。
[0007] 为达到上述目的，本发明的构思是： 发送滤波器(TX)和接收滤波器(RX)都采用半模SIW谐振腔，半模SIW腔比一般SIW腔体 尺寸减小约一般尺寸，有利于小型化需求。另外HMSIW本身不支持传输TE2mn模式和TM模式， 因此拥有更好的抑制寄生通带的性能从而获得更宽的阻带。在每个腔体内部蚀刻三条缝 隙，每两个缝隙之间的部分构成一个谐振器，三条缝隙分别将一个HMSIW腔体分成两个谐振 腔，构成二阶带通滤波器。通过改变这些缝隙的尺寸可以达到调整各个通道的中心频率和 带宽的效果。采用T型接头连接两个通道滤波器，输入输出采用50 Ω微带线直接耦合馈电方 式，T型接头采用跃宽度微带线来弥补T型节本身带来的的不连续性。T型接头采用弯折形结 构，满足小型化需求。
[0008] 根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案： 一种半模基片集成波导双工器，包括介质板层，还包括介质板层正面的上金属镀层以 及介质板层反面的下金属镀层;所述上金属镀层有输入端口和两个输出端口，输入输出采 用50 Ω微带线直接耦合馈电；所述上金属镀层上设有接地金属通孔。
[0009] 所述上金属镀层上设有两个长方形HMSIW腔，所述金属通孔作为谐振腔的腔体壁， 在每个HMSIW谐振腔的腔体内设置三条缝隙，每两条缝隙之间的部分构成一个谐振腔，三条 缝隙分别将一个HMSIW腔体分成两个谐振腔，构成二阶带通滤波器，通过改变三条缝隙之间 的尺寸调整各带通滤波器的中心频率和带宽。
[0010] 所述输入端口通过Τ型接头连接两个带通滤波器的输入端口，所述Τ型接头采用阶 跃宽度微带线连接两带通滤波器以弥补Τ型节本身带来的不连续性，Τ型接头采用弯折形结 构，满足小型化需求。
[0011] 所述介质板层为介电常数的介质板，其厚度h为0.45-0.65mm。
[0012] 所述上金属镀层和下金属镀层选用导电性能较好的金属材料，如金、或银、或铜。
[0013] 本发明与现有技术比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点： 本发明双工器采用HMSIW结构易于集成，又具备了功率容量大、高Q、低损耗以及适用频 率高等特点。相较一般SIW结构，HMSIW减小约一半尺寸，大大地减小了双工器的体积。相比 传统二阶滤波器采用两个独立的SIW腔体，该滤波器通过在腔体内蚀刻三条缝隙，每两条缝 隙之间的部分构成一个谐振器，在不增加腔体的情况下达到二阶滤波器效果，从这个角度 来说，又相对减小了一半的尺寸。另外通过改变缝隙的尺寸可以调整各通道的中心频率和 带宽。输入输出采用微带线直接耦合馈电方式，设计简单。采用弯折形的T型接头连接两个 通道滤波器，满足小型化需求。
【附图说明】
[0014] 图1是本发明半模基片集成波导(HMSIW)双工器的结构示意图。
[0015]图2是本发明半模基片集成波导(HMSIW)双工器上金属镀层的结构示意图。
[0016] 图3是本发明具体实施例的结构示意图。
[0017] 图4是半模基片集成波导(HMSIW)双工器的S11、S21和S31示意图。
[0018]图5是半模基片集成波导(HMSIW)双工器的隔离度S23示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明的优选实施例作详细说明： 参见图1和图2，一种半模基片集成波导双工器，包括介质板层2，还包括介质板层2正面 的上金属镀层1以及介质板层2反面的下金属镀层3;所述上金属镀层1有输入端口 1-1和两 个输出端口 1-2、1-3,输入输出采用50 Ω微带线直接耦合馈电；所述上金属镀层1上设有接 地金属通孔5。
[0020] 所述上金属镀层1上设有两个长方形HMSIW腔，比一般SIW腔体尺寸减小约一半尺 寸，有利于小型化需求。所述金属通孔5作为谐振腔的腔体壁，在每个HMSIW谐振腔的腔体内 设置三条缝隙6、7,每两条缝隙之间的部分构成一个谐振腔，三条缝隙分别将一个HMSIW腔 体分成两个谐振腔，构成二阶带通滤波器，通过改变三条缝隙之间的尺寸调整各带通滤波 器的中心频率和带宽。所述输入端口 1-1通过T型接头4连接两个带通滤波器的输入端口 2-1、2-2,所述T型接头4采用阶跃宽度微带线连接两带通滤波器以弥补T型节本身带来的不连 续性，T型接头4采用弯折形结构，满足小型化需求。
[0021 ]所述介质板层2为介电常数备=:1念的介质板。
[0022]图3是本实施例的结构示意图，经过设计、仿真和优化，本实施例的半模基片集成 波导(HMSIW)双工器的具体尺寸如下： ff=57.5mm, L=102mm， al=22mm， a2=15.5mmJ bl=69.5mm, b2=52.5mm, ffll=0.15mm, W12=0.25mm， W13=0.15mm， W21=0.13mm， W22=0.25mm， W23=0.13mm， dll=15mm，dl2= 15.5mm， dl3=15mm， d21=ll.8mm, d22=12.2mm， d23=ll.8mm, 其中，W和L分别为介质板层2的宽度和长度，al、bl分别为高通道滤波器HMSIW腔体的宽 度和长度，a2、b2分别为低通道滤波器HMSIW腔体的宽度和长度，dll~dl3和W11MV13分别为 高通道滤波器腔体内蚀刻的三条缝隙的长和宽，d21~d23和W21MV23分别为低通道滤波器腔 体内蚀刻的三条缝隙的长和宽。
[0023] 本实施例的半模基片集成波导(HMSIW)双工器的中心频率为2.45GHz/3.5GHz，通 过电磁仿真软件HFSS进行仿真，调试。
[0024]图4显示了该半模基片集成波导(HMSIW)双工器的S11、S21和S31仿真结果。图5显 示了该双工器的隔离度S23仿真结果。仿真结果表明，该双工器具有良好的通带效果，两通 道回波损耗都在21/23dB以下，插入损耗低于1.4/1.5(^，两通道隔离度大于37.8(18。
【主权项】
1. 一种半模基片集成波导双工器，包括介质板层(2)，其特征在于，还包括介质板层(2) 正面的上金属镀层（1)以及介质板层(2)反面的下金属镀层(3);所述上金属镀层（1)有输入 端口（1-1)和两个输出端口（1-2、1-3)，输入输出采用50 Ω微带线直接耦合馈电；所述上金 属镀层（1)上设有接地金属通孔(5)。2. 根据权利要求1所述的半模基片集成波导双工器，其特征在于，所述上金属镀层（1) 上设有两个长方形HMSIW腔，所述金属通孔(5)作为谐振腔的腔体壁，在每个HMSIW谐振腔的 腔体内设置三条缝隙(6、7)，每两条缝隙之间的部分构成一个谐振腔，三条缝隙分别将一个 HMSIW腔体分成两个谐振腔，构成二阶带通滤波器，通过改变三条缝隙之间的尺寸调整各带 通滤波器的中心频率和带宽。3. 根据权利要求1所述的半模基片集成波导双工器，其特征在于，所述输入端口（ 1-1) 通过T型接头(4)连接两个带通滤波器的输入端口（2-1、2-2)，所述T型接头(4)采用阶跃宽 度微带线连接两带通滤波器以弥补T型节本身带来的不连续性，T型接头(4)采用弯折形结 构，满足小型化需求。4. 根据权利要求1所述的半模基片集成波导双工器，其特征在于，所述介质板层(2)为 介电常数6 的介质板，其厚度h为0.45-0.65mm。
【文档编号】H01P1/207GK106025463SQ201610386601
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月4日
【发明人】李国辉, 吴玉丹, 杨维
【申请人】上海大学