基于IPD的多模式带通滤波器结构及k波段滤波器的制作方法

本发明涉及卫星通信领域，尤其涉及一种基于ipd的多模式带通滤波器结构及k波段滤波器。

背景技术：

1、随着通信技术以及芯片工艺的发展，k波段带通滤波器在许多领域中都有广泛的应用，尤其在无线通信系统中，是集成电路和微波领域中常见的无源元件。k波段带通滤波器的基本原理是由谐振单元交叉耦合组成，它通过在不相邻的谐振单元间引入额外的交叉耦合，在不增加阶数的情况下，阻带产生有限频率的衰减极点，可以提高通带、阻带间的陡度以提高滤波器的性能，具有近似椭圆函数的特点。

2、现有技术中的专利cn202410599226.1提出的ku波段交叉耦合带通滤波器主要采用五阶梳状线滤波器中间的四分之一波长的微带线换成二分之一波长的u型微带线组成，改善了低频段的矩形系数，但高频部分的矩形系数及高频远端抑制依然比较差，且远端抑制只能做到25g，到更远处抑制上翘较为明显。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提出了一种基于ipd的多模式带通滤波器结构及k波段滤波器，可同时改善带通滤波器高低端矩形系数，并且能做到高达40g远端抑制。

2、为了达到本发明目的，本发明的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供了一种基于ipd的多模式带通滤波器结构，所述带通滤波器结构基于ipd工艺兼具陷波及交叉耦合模式，包括：基底，部署于所述基底一个面上的金属走线层以及谐振器层，所述谐振器层位于所述基底的50传输线旁，通过金属通孔与背面金属连接；

4、其中，所述谐振器层由二分之一波长的“山”字形的短路枝节加载谐振器q0及4阶开口环交叉耦合谐振器组成。

5、进一步的，4阶开口环交叉耦合谐振器包括微带线均为四分之一波长的第一开口环谐振器q1、第二开口环谐振器q2、第三开口环谐振器q3以及第四开口环谐振器q4；其中，所述第一开口环谐振器q1与所述第四开口环谐振器q4呈镜像对称结构，所述第二开口环谐振器q2与所述第三开口环谐振器q3呈镜像对称结构，所述第一开口环谐振器q1与所述第二开口环谐振器q2平行，所述第四开口环谐振器q4与所述第三开口环谐振器q3平行，所述4阶开口环交叉耦合谐振器整体呈田型结构。

6、进一步的，所述基底采用相对介电常数为12.9，厚度为100μm的gaas衬底。

7、进一步的，所述短路枝节加载谐振器q0的中心频率为24ghz，长度为500um，宽度为290um。

8、进一步的，所述4阶开口环交叉耦合谐振器中的四个谐振器的中心频率为24ghz，长度和宽度均为670um。

9、进一步的，所述50传输线包括输入端口和输出端口，其中，所述输入端口通过依次连接的所述短路枝节加载谐振器q0、所述第一开口环谐振器q1、所述第四开口环谐振器q4连接至所述输出端口。

10、进一步的，所述短路枝节加载谐振器q0在奇模激励时，从输入端的奇模输入阻抗为：

11、；

12、所述短路枝节加载谐振器q0在偶模激励时，从输入端的偶模输入阻抗为：

13、；

14、上式中，所述短路枝节加载谐振器q0的两条传输线的阻抗分别为z1和z2，所述短路枝节加载谐振器q0的两条传输线的电长度分别为θ1和θ2，j为虚数单位。

15、进一步的，所述短路枝节加载谐振器q0的谐振频率为：

16、；

17、式中，c表示真空中的光速，表示介质基板的有效介电常数，表示两端开路枝节宽度、表示开路枝节总宽度、表示中间开路枝节总长度。

18、进一步的，所述短路枝节加载谐振器q0的中间部分为短路枝节，等效为接地电容；两端部分为开路枝节，等效为电感。

19、第二方面，本发明还提出了一种k波段滤波器，所述k波段滤波器包括：

20、基于50传输线的输入端口和输出端口；

21、位于所述输入端口旁的“山”字形的短路枝节加载谐振器q0；以及4阶开口环交叉耦合谐振器；

22、所述4阶开口环交叉耦合谐振器包括微带线均为四分之一波长的第一开口环谐振器q1、第二开口环谐振器q2、第三开口环谐振器q3以及第四开口环谐振器q4；所述第一开口环谐振器q1与所述第四开口环谐振器q4呈镜像对称结构，所述第二开口环谐振器q2与所述第三开口环谐振器q3呈镜像对称结构，所述第一开口环谐振器q1与所述第二开口环谐振器q2平行，所述第四开口环谐振器q4与所述第三开口环谐振器q3平行，所述4阶开口环交叉耦合谐振器整体呈田型结构；

23、所述输入端口通过依次连接的所述短路枝节加载谐振器q0、所述第一开口环谐振器q1、所述第四开口环谐振器q4连接至所述输出端口；

24、其中，所述短路枝节加载谐振器q0的中间部分为短路枝节，等效为接地电容，两端部分为开路枝节等效为电感。

25、本发明提供的技术方案，创造性地提出了一种基于ipd工艺兼具陷波及交叉耦合k波段带通滤波器，将“山”字形短路枝节加载谐振器嵌入到50传输线旁边，这样k波段带通滤波器的插损及高低端矩形抑制不会受到影响，相较于传统的带通滤波器，其有益效果是可有效提升k波段带通滤波器的远端抑制。

26、开口环谐振从环的结构可以看出，它可以比 u 形微带线具有更大的紧凑性。其中的交叉耦合形式是近些年发展起来的新型微带滤波器，由谐振单元交叉耦合组成，它通过在不相邻的谐振单元间引入额外的交叉耦合，在不增加阶数的情况下，阻带产生有限频率的衰减极点，可以提高通带、阻带间的陡度以提高滤波器的性能。

技术特征：

1.一种基于ipd的多模式带通滤波器结构，其特征在于，所述带通滤波器结构基于ipd工艺兼具陷波及交叉耦合模式，包括：基底，部署于所述基底一个面上的金属走线层以及谐振器层，所述谐振器层位于所述基底的50传输线旁，通过金属通孔与背面金属连接；

2.根据权利要求1所述的基于ipd的多模式带通滤波器结构，其特征在于，4阶开口环交叉耦合谐振器包括微带线均为四分之一波长的第一开口环谐振器q1、第二开口环谐振器q2、第三开口环谐振器q3以及第四开口环谐振器q4；其中，所述第一开口环谐振器q1与所述第四开口环谐振器q4呈镜像对称结构，所述第二开口环谐振器q2与所述第三开口环谐振器q3呈镜像对称结构，所述第一开口环谐振器q1与所述第二开口环谐振器q2平行，所述第四开口环谐振器q4与所述第三开口环谐振器q3平行，所述4阶开口环交叉耦合谐振器整体呈田型结构。

3.根据权利要求1所述的基于ipd的多模式带通滤波器结构，其特征在于，所述基底采用相对介电常数为12.9，厚度为100μm的gaas衬底。

4.根据权利要求1所述的基于ipd的多模式带通滤波器结构，其特征在于，所述短路枝节加载谐振器q0的中心频率为24ghz，长度为500um，宽度为290um。

5.根据权利要求2所述的基于ipd的多模式带通滤波器结构，其特征在于，所述4阶开口环交叉耦合谐振器中的四个谐振器的中心频率为24ghz，长度和宽度均为670um。

6.根据权利要求2所述的基于ipd的多模式带通滤波器结构，其特征在于，所述50传输线包括输入端口和输出端口，其中，所述输入端口通过依次连接的所述短路枝节加载谐振器q0、所述第一开口环谐振器q1、所述第四开口环谐振器q4连接至所述输出端口。

7.根据权利要求6所述的基于ipd的多模式带通滤波器结构，其特征在于，所述短路枝节加载谐振器q0在奇模激励时，从输入端的奇模输入阻抗为：

8.根据权利要求7所述的基于ipd的多模式带通滤波器结构，其特征在于，所述短路枝节加载谐振器q0的谐振频率为：

9.根据权利要求8所述的基于ipd的多模式带通滤波器结构，其特征在于，所述短路枝节加载谐振器q0的中间部分为短路枝节，等效为接地电容；两端部分为开路枝节，等效为电感。

10.一种k波段滤波器，其特征在于，所述k波段滤波器包括：

技术总结本发明提出了基于IPD的多模式带通滤波器结构及k波段滤波器，属于卫星通信领域，本发明提出的滤波器基于IPD工艺兼具陷波及交叉耦合模式，包括：基底，部署于所述基底一个面上的金属走线层以及谐振器层，所述谐振器层位于所述基底的50Ω传输线旁，通过金属通孔与背面金属连接；其中，所述谐振器层由二分之一波长的“山”字形的短路枝节加载谐振器Q0及4阶开口环交叉耦合谐振器组成。本发明的技术方案相较于传统的带通滤波器，可有效提升K波段带通滤波器的远端抑制。技术研发人员：王靖受保护的技术使用者：安徽矽磊电子科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18