1.一种双模耦合独立可控的小尺寸四频带带通滤波器,包括:
介质层(4);
顶层金属层(1),位于介质层(4)的上表面;
中间金属层(2),位于介质层(4)内;
底层金属层(3),位于介质层(4)的下表面;
其特征在于:
所述介质层(4)内设有贯穿所述介质层(4)的第一金属化通孔阵列(7),所述第一金属化通孔阵列(7)包括多个分别与顶层金属层(1)、底层金属层(3)、中间金属层(2)连接的第一金属化通孔,并围合成2×2阵列分布的第一至第四矩形框;
第一至第四矩形框中相邻矩形框间采用一条公共边;
第一矩形框与第二矩形框的公共边开有第一窗口,第一矩形框与第二矩形框的外侧边分别开有第二窗口、第三窗口;第一矩形框与第二矩形框关于公共边轴对称设置;第一矩形框与第三矩形框的公共边开有第四窗口,第二矩形框与第四矩形框的公共边开有第五窗口;
所述第一窗口、第二窗口、第三窗口、第四窗口、第五窗口均无第一金属化通孔设置;所述第二窗口位置处设有第三金属化通孔阵列(9);所述第三金属化通孔阵列(9)包括多个连接底层金属层(3)、中间金属层(2)的第三金属化通孔;所述第三窗口位置处设有第二金属化通孔阵列(8),所述第二金属化通孔阵列(8)包括多个连接顶层金属层(1)、中间金属层(2)的第二金属化通孔;
由顶层金属层(1)、底层金属层(3)、中间金属层(2)、介质层(4)和第一至第四矩形框共同构建得到第一类FSIW矩形腔(2-a)、第二类FSIW矩形腔(2-b)、第三类FSIW矩形腔(2-c)、第四类FSIW矩形腔(2-d);
第一类FSIW矩形腔(2-a)、第二类FSIW矩形腔(2-b)均为通带谐振器,第三类FSIW矩形腔(2-c)、第四类FSIW矩形腔(2-d)均为阻带谐振器;
所述第一窗口作为两个通带谐振器在公共侧壁处的耦合窗q1;所述第四窗口、第五窗口分别作为每个通带谐振器与相邻的阻带谐振器在公共侧壁处的耦合窗q2、q3;
第一类FSIW矩形腔(2-a)的靠近第三类FSIW矩形腔(2-c)侧、第二类FSIW矩形腔(2-b)的靠近第四类FSIW矩形腔(2-d)侧、第三类FSIW矩形腔(2-c)的靠近第一类FSIW矩形腔(2-a)侧、第四类FSIW矩形腔(2-d)的靠近第二类FSIW矩形腔(2-b)侧各自在所述中间金属层(2)开有一个紧贴第一金属化通孔的缺口,且位于耦合窗q2两侧的缺口连通,位于耦合窗q3两侧的缺口连通;耦合窗q2所在的两个连通缺口内加载有第一带状线,所述第一带状线紧贴第二窗口所在第一金属化通孔阵列,且与所述中间金属层(2)无缝连接;第一带状线的宽度D12小于耦合窗q2的宽度W12;耦合窗q3所在的两个连通缺口内加载有第二带状线,所述第二带状线紧贴第三窗口所在第一金属化通孔阵列,且与所述中间金属层(2)无缝连接;第二带状线的宽度小于耦合窗q3的宽度。
2.根据权利要求1所述的带通滤波器,其特征在于所述顶层金属层(1)包括第一微带线、第一矩形金属贴片;所述底层金属层(3)包括第二微带线、第二矩形金属贴片;所述底层金属层(3)与所述顶层金属层(1)形状相同且大小相等,第一微带线和第二微带线的指向相反。
3.根据权利要求1所述的带通滤波器,其特征在于耦合窗q2和耦合窗q3的宽度相同,第一带状线和第二带状线的宽度相同。
4.根据权利要求1所述的带通滤波器,其特征在于所述两通带谐振器在公共侧壁处的耦合窗q1,其耦合窗宽度W控制通带间耦合量的大小,耦合窗位置Dw控制第一虚拟宽通带与第二虚拟宽通带相对带宽的比例。
5.根据权利要求1所述的带通滤波器,其特征在于用于连接通带谐振器与阻带谐振器的两耦合窗q2、q3紧贴着第二、三窗口所在第一金属化通孔阵列,耦合窗q2、q3的宽度W12控制通带谐振器与阻带谐振器第二模式的耦合大小。
6.根据权利要求1所述的带通滤波器,其特征在于第一带状线和第二带状线的宽度D12控制通带谐振器与阻带谐振器第一模式的耦合大小。
7.根据权利要求1所述的带通滤波器,其特征在于第一微带线与第一矩形金属片直接连接,且在第一微带线与第一矩形金属片的连接处设有两根平行的槽线;第二微带线与第二矩形金属片直接连接,且在第二微带线与第二矩形金属片的连接处设有两根平行的槽线;所述第一微带线以及两侧槽线位于第二窗口,所述第二微带线以及两侧槽线位于第三窗口;
所述第一、二微带线的位置DIN、槽线的长LS、槽线的宽度WS共同决定第一、二微带线与类FSIW矩形腔之间的耦合。
8.根据权利要求1所述的带通滤波器,其特征在于介质层(4)由两层厚度为H的介质板上下堆叠而成,中间金属层(2)位于两层介质基板间;介质基板采用相对介电常数为2.2,损耗角正切为0.0009,厚度为0.508 mm的TanconicTLY-5介质基板。
9.根据权利要求1所述的带通滤波器,其特征在于滤波器的四个通带分别设置为10.18GHz、10.81GHz、11.33GHz、11.86GHz。
10.根据权利要求1所述的带通滤波器,其特征在于信号通过第一微带线激励起与之连通的通带谐振器的第一、第二模式;然后通过耦合窗q1进入与第二微带线相连的通带谐振器, 构成第一、第二虚拟宽通带;在两个通带谐振器的下方分别并联一个阻带谐振器,使得第一、第二虚拟宽通带分别分裂成两个子通带,并在两个子通带之间产生两个零点;同时由于第一、第二模式均通过耦合窗q2、q3耦合,导致第一、第二模式之间产一个180度相位差,进而产生一个零点;
通带谐振器的第一模式通过第一带状线、第二带状线与阻带谐振器第一模式耦合,其耦合量由带状线宽度D12控制;通带谐振器的第二模式通过耦合窗q2、q3与阻带谐振器第二模式耦合,其耦合量由耦合窗宽度W12控制;由于类FSIW矩形腔体的第一模式和第二模式场分布不同,以上两种耦合量可独立控制;由于第一虚拟宽通带分裂后的两个子通带中心频率比仅与通带谐振器与阻带谐振器第一模式的耦合相关、第二虚拟宽通带分裂后的两子通带中心频率比仅与通带谐振器与阻带谐振器第二模式的耦合相关,因此改变带状线宽度D12可单独控制第一虚拟宽通带分裂后的两个子通带之间的频率比,改变耦合窗q2、q3宽度W12可单独控制第二虚拟宽通带分裂后的两个子通带之间的频率比。