【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無線通信，具體涉及一種基于共享脊的腔體微波耦合器和毫米波濾波器集成結構。
技術介紹
1、大規模物聯網網絡的特點是海量數據吞吐量和高數據傳輸速率。如今通信系統使用微波波段，每秒千兆比特的需求難以滿足，因此將通過向上移動到毫米波。然而，由于低層大氣傳播損失，微波在廣域覆蓋方面仍具有優勢。因此，微波和毫米波的集成必然成為未來無線通信的發展方向。隨著應用場景的不斷豐富與多樣化，設計復雜度也隨之顯著提升。因此，將微波和毫米波器件集成在一起不僅有助于減小尺寸，還能有效降低成本。
2、近年來，對集成微波和毫米波頻段的無源器件做了很多的嘗試。例如采用模式復合傳輸線等結構復用的方式實現濾波器的微波和毫米波帶通濾波器的集成，可以分別設計微波和毫米波濾波器。然而，基于襯底的濾波器的通帶損耗相對較高，阻礙其實際應用。因此，一種結構共模復合空腔諧振器被提出，其腔體結構保證了較低的損耗。但其微波頻段和毫米波頻段的設計會互相影響，難以實現獨立設計。這些限制不僅限制了濾波器的性能優化，還增加了設計復雜度和成本。上述都是對于同一種器件(濾波器)微波和毫米波進行集成，隨著通信需求的日益增長，對不同類型的器件進行集成的研究同樣至關重要。綜上所述，能夠實現一個低損耗的可獨立設計的跨功能器件的集成仍然是一個巨大技術瓶頸。
技術實現思路
1、因此，本專利技術解決了現有技術中微波和毫米波無源器件集成設計中損耗大，且微波和毫米波器件會相互干擾，兩者難以實現獨立設計的技術問題；本專利技術提供的一種基于共享
2、本專利技術的專利技術構思為：基于脊波導的優越特性，如低損耗、寬單模帶寬和高q值等，進一步提出了子母式脊共享的方法。具體而言通過共享具有相對較大微波的脊，并在其底部巧妙地布局了兩個或多個毫米波器件，從而實現了空間的最大化利用。同時脊波導的脊是理想導體，因此在脊的內部進行設計不僅具有出色的電磁屏蔽效果，還使得微波毫米波器件能夠獨立設計，以滿足各自特定的設計目標和性能要求，同時也極大地簡化了不同功能器件的集成過程。
3、本專利技術提供一種共享脊的子母式微波腔體耦合器和毫米波腔體濾波器集成結構，包括上微波腔和下微波腔；所述上微波腔和下微波腔之間通過耦合孔連接；所述上微波腔內設置有第一金屬脊，下微波腔內設置有第二金屬脊；所述第一金屬脊內設置有第一毫米波腔體濾波器，第二金屬脊內設置有第二毫米波腔體濾波器。通過調整耦合孔的大小來調整奇偶模阻抗的大小，進一步地得到所需要的耦合度。
4、進一步地，所述第一金屬脊包括階梯脊，所述階梯脊兩側設置有矩形條狀金屬塊。上微波腔和下微波腔作為基礎耦合器部分，四條矩形條狀金屬塊構成過渡部分，它們分別對稱地放置在基本耦合器的四個末端，另一端連接到sma，如圖3所示。此外，這四個帶狀線脊波導過渡結構經過優化后，能夠產生一個新的諧振點，從而有效拓展了耦合器的帶寬。過渡部分與基礎耦合器部分組成微波腔體耦合器。
5、進一步地，所述階梯脊為t型，階梯脊頂部緊貼上微波腔內部上方壁面。
6、進一步地，所述第二金屬脊由第一金屬脊以耦合孔的中心點水平面為基準向下鏡像而成。
7、進一步地，所述第一毫米波腔體濾波器包括啞鈴型毫米波腔體；所述啞鈴型毫米波腔體內設置有毫米波金屬脊。在側壁挖對稱的矩形塊形成啞鈴型的腔體，調整該啞鈴型結的深度可以調整濾波器的下截止頻率
8、進一步地，所述啞鈴型毫米波腔體鑲嵌在階梯脊內，其頂端緊貼階梯脊的上表面；所述毫米波金屬脊上沿長度方向連續均勻刻蝕有多個矩形槽，毫米波金屬脊上表面形成鋸齒形。采用欺騙性表面等離子體激元(sspp)結構即鋸齒形結構。其具有近場增強、低損耗、設計靈活等優勢，其結構具有天然的低通特性。可以通過調整sspp的參數可以調整濾波器的上截止頻率。
9、進一步地，所述毫米波金屬脊的兩端設置有圓柱型過渡用于連接端口。
10、進一步地，所述第二毫米波腔體濾波器由第一毫米波腔體濾波器以耦合孔的中心點水平面為基準向下鏡像而成。
11、進一步地，所述上微波腔與下微波腔形狀尺寸相同。
12、進一步地，所述矩形條狀金屬塊原離階梯脊一端設置有端口；條狀金屬塊以及毫米波金屬脊上的端口相加一共為八個，即圖1中的端口1至端口8。
13、在上述技術方案中，本專利技術提供的技術效果和優點：
14、1.本專利技術提供的一種共享脊的子母式微波腔體耦合器和毫米波腔體濾波器集成結構，采用脊波導的結構同時利用脊共享的方案，實現了低損耗的跨功能的微波和毫米波的頻段器件集成。結構緊湊，且設計的器件之間不會互相影響，可以實現獨立設計。
15、2.本專利技術提供的一種共享脊的子母式微波腔體耦合器和毫米波腔體濾波器集成結構，微波耦合器利用添加脊波導帶狀線結構拓展了帶寬，實現了寬帶的耦合器性能。毫米波濾波器通過調整啞鈴型腔體結構以及脊上面的sspp結構即鋸齒狀結構，靈活地調整了耦合器的帶寬和濾波器的上、下截止頻率，進一步提升了器件的性能和靈活性。
16、3.本專利技術提供的一種共享脊的子母式微波腔體耦合器和毫米波腔體濾波器集成結構，基于脊波導的優越特性，如低損耗、寬單模帶寬和高q值等，進一步提出了子母式脊共享的方法。具體而言通過共享具有相對較大微波的脊，并在其底部巧妙地布局了兩個或多個毫米波器件，從而實現了空間的最大化利用。同時脊波導的脊是理想導體，因此在脊的內部進行設計不僅具有出色的電磁屏蔽效果，還使得毫米波和毫米波器件能夠獨立設計，以滿足各自特定的設計目標和性能要求，同時也極大地簡化了不同功能器件的集成過程。
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1.一種共享脊的子母式微波腔體耦合器和毫米波腔體濾波器集成結構，其特征在于，包括上微波腔(101)和下微波腔(104)；所述上微波腔(101)和下微波腔(104)之間通過耦合孔(103)連接；所述上微波腔(101)內設置有第一金屬脊(102)，下微波腔(104)內設置有第二金屬脊(105)；所述第一金屬脊(102)內設置有第一毫米波腔體濾波器，第二金屬脊(105)內設置有第二毫米波腔體濾波器。
2.根據權利要求1所述的共享脊的子母式微波腔體耦合器和毫米波腔體濾波器集成結構，其特征在于：所述第一金屬脊(102)包括階梯脊(10201)，所述階梯脊(10201)兩側均設置有矩形條狀金屬塊(10202)。
3.根據權利要求2所述的共享脊的子母式微波腔體耦合器和毫米波腔體濾波器集成結構，其特征在于：所述階梯脊(10201)為T型結構，階梯脊(10201)頂部緊貼上微波腔(101)內部上方壁面；所述矩形條狀金屬塊(10202)設置在階梯脊(10201)的T形結構的上階兩側。
4.根據權利要求3所述的共享脊的子母式微波腔體耦合器和毫米波腔體濾波器集成結構，
5.根據權利要求4所述的共享脊的子母式微波腔體耦合器和毫米波腔體濾波器集成結構，其特征在于：所述第一毫米波腔體濾波器包括啞鈴型毫米波腔體(106)；所述啞鈴型毫米波腔體(106)內設置有毫米波金屬脊(107)。
6.根據權利要求5所述的共享脊的子母式微波腔體耦合器和毫米波腔體濾波器集成結構，其特征在于：所述啞鈴型毫米波腔體(106)鑲嵌在階梯脊(10201)內，其頂端緊貼階梯脊(10201)的上表面；所述毫米波金屬脊(107)上沿長度方向連續均勻刻蝕有多個矩形槽，矩形槽均勻分布形成鋸齒形脊。
7.根據權利要求6所述的共享脊的子母式微波腔體耦合器和毫米波腔體濾波器集成結構，其特征在于：所述毫米波金屬脊(107)的兩端分別設置有第一圓柱型過渡(10706)和第二圓柱型過渡(10107)用于連接端口。
8.根據權利要求7所述的共享脊的子母式微波腔體耦合器和毫米波腔體濾波器集成結構，其特征在于：所述第二毫米波腔體濾波器由第一毫米波腔體濾波器以耦合孔(3)的中心點水平面為基準向下鏡像而成。
9.根據權利要求8所述的共享脊的子母式微波腔體耦合器和毫米波腔體濾波器集成結構，其特征在于：所述矩形的耦合孔(103)位于上微波腔(101)正下方，所述耦合孔(103)位于整個結構的中心位置；在耦合孔(103)的正下方有一個尺寸與上微波腔(101)相同的腔體(104)；所述上微波腔(101)與下微波腔(104)形狀尺寸相同。
10.根據權利要求9所述的共享脊的子母式微波腔體耦合器和毫米波腔體濾波器集成結構，其特征在于：所述矩形條狀金屬塊(10202)遠離階梯脊(10201)一端設置有端口。
...【技術特征摘要】
1.一種共享脊的子母式微波腔體耦合器和毫米波腔體濾波器集成結構，其特征在于，包括上微波腔(101)和下微波腔(104)；所述上微波腔(101)和下微波腔(104)之間通過耦合孔(103)連接；所述上微波腔(101)內設置有第一金屬脊(102)，下微波腔(104)內設置有第二金屬脊(105)；所述第一金屬脊(102)內設置有第一毫米波腔體濾波器，第二金屬脊(105)內設置有第二毫米波腔體濾波器。
2.根據權利要求1所述的共享脊的子母式微波腔體耦合器和毫米波腔體濾波器集成結構，其特征在于：所述第一金屬脊(102)包括階梯脊(10201)，所述階梯脊(10201)兩側均設置有矩形條狀金屬塊(10202)。
3.根據權利要求2所述的共享脊的子母式微波腔體耦合器和毫米波腔體濾波器集成結構，其特征在于：所述階梯脊(10201)為t型結構，階梯脊(10201)頂部緊貼上微波腔(101)內部上方壁面；所述矩形條狀金屬塊(10202)設置在階梯脊(10201)的t形結構的上階兩側。
4.根據權利要求3所述的共享脊的子母式微波腔體耦合器和毫米波腔體濾波器集成結構，其特征在于：所述第二金屬脊(105)由第一金屬脊(102)以耦合孔(3)的中心點水平面為基準向下鏡像而成。
5.根據權利要求4所述的共享脊的子母式微波腔體耦合器和毫米波腔體濾波器集成結構，其特征在于：所述第一毫米波腔體濾波器包括啞鈴型毫米波腔體(106)；所述啞鈴型毫米波腔體...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳建新，方新月，朱鵬旭，嚴恬煜，施旭，秦偉，
申請(專利權)人：南通大學，
類型：發明
國別省市：
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