專(zhuān)利名稱：低通微帶濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，特別是涉及一種低通微帶濾波器。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代微波通信，尤其是移動(dòng)通信、無(wú)線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，系統(tǒng)對(duì)通信的選擇性越來(lái)越高。濾波器是用來(lái)分離不同頻率微波信號(hào)的一種器件。它的主要作用是抑制不需要的信號(hào)，使其不能通過(guò)，只讓需要的信號(hào)通過(guò)。微帶濾波器在軍工集團(tuán)界和單片式微波集成電路中得到廣泛的應(yīng)用。在微波電路系統(tǒng)中，濾波器的性能對(duì)電路的性能指標(biāo)有很大的影響，可以說(shuō)濾波器的優(yōu)劣直接決定產(chǎn)品的優(yōu)劣。因此如何設(shè)計(jì)出一個(gè)具有高性能的濾波器，對(duì)設(shè)計(jì)微波電路系統(tǒng)具有很重要的意義。近年來(lái)無(wú)線通信及其他可移動(dòng)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)應(yīng)用的迅猛增長(zhǎng)，使得微波電路系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，其中用微帶做濾波器是其主要應(yīng)用之一，特別是在無(wú)線通訊領(lǐng)域更是得到了廣泛的應(yīng)用。 在無(wú)線通信技術(shù)迅猛發(fā)展的同時(shí)，對(duì)濾波器的電學(xué)性能提出了越來(lái)越高的要求。為滿足無(wú)線電通信業(yè)務(wù)的需求，我國(guó)根據(jù)頻率劃分規(guī)定及頻譜使用的情況規(guī)定了2. 4GHz頻段無(wú)線發(fā)射設(shè)備的技術(shù)參數(shù)。其中要求雜散發(fā)射功率小于-30毫瓦分貝/兆赫茲(dBm/IMHz) 而根據(jù)WLAN(Wireless Local Area Network,無(wú)線局域網(wǎng))方案上使用的PA (Power Amplif ier,功率放大器)的特性而看諧波比較豐富。從圖I某傳統(tǒng)的WLAN產(chǎn)品射頻端口的雜散測(cè)試圖中可以看出二次諧波和四次諧波干擾信號(hào)還是比較強(qiáng)的，很接近-30dBm/lMHz，基本上沒(méi)什么余量。這就需要濾波器除了帶內(nèi)損耗小，而且?guī)庖种票纫?。特別是在工作頻點(diǎn)的倍頻處的抑制能力有高要求，否則可能會(huì)干擾到其他設(shè)備的運(yùn)行。近年來(lái)WLAN產(chǎn)品的普及，不僅對(duì)濾波器的性能提出了高要求，也對(duì)濾波器的小型化也提出了很高的要求。正因?yàn)樵O(shè)備的小型化要求，很多設(shè)計(jì)廠家采用集成的濾波器。但集成的濾波器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高且?guī)?nèi)插損大，并且在2. 4G的諧波上并無(wú)良好表現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單低通微帶濾波器。一種低通微帶濾波器，在印刷電路板上制成，其特征在于，包括第一微帶、第二微帶、第三微帶及倒“山”字形的微帶組，其中，所述微帶組包括分別與所述第一微帶、第二微帶及第三微帶連接的第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段，還包括與三個(gè)微帶段連接的第四微帶段；所述第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段依次為倒“山”字形從左數(shù)起的豎線，第四微帶段為倒“山”字形的橫線；所述第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段均在中部設(shè)有兩個(gè)彎曲部；所述第一微帶段設(shè)有輸入端，所述第三微帶段設(shè)有輸出端。優(yōu)選地，同一微帶段的兩個(gè)所述彎曲部?jī)?nèi)角方向相反且一端相連，另兩端分別向相反方向延伸形成兩相互平行直線段。優(yōu)選地，所述第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段上的所述直線段相互平行且垂直于所述第四微帶段。
優(yōu)選地，所述第一微帶段的兩個(gè)所述彎曲部包括第一彎曲部、第二彎曲部，其中所述第一彎曲部相對(duì)于所述第二彎曲部設(shè)于倒“山”字形左方；所述第二微帶段的兩個(gè)所述彎曲部包括第三彎曲部、第四彎曲部，其中所述第三彎曲部相對(duì)于所述第四彎曲部設(shè)于倒“山”字形右方；及所述第三微帶段的兩個(gè)所述彎曲部包括第五彎曲部、第六彎曲部，其中所述第五彎曲部相對(duì)于所述第六彎曲部設(shè)于倒“山”字形右方。優(yōu)選地，所述彎曲部的彎角為圓角，所述圓角兩端的延長(zhǎng)線的夾角為90度。優(yōu)選地，所述第一微帶段、第三微帶段與所述第四微帶段兩端連接處的夾角為圓角；所述第二微帶段與所述第四微帶段連接處的交角為直角。優(yōu)選地，所述第一微帶、第二微帶及第三微帶均為長(zhǎng)度93密耳，寬度63密耳的矩形。優(yōu)選地，所述第一微帶段、第二微帶段、第三微帶段及第四微帶段在所述印制電路板上印制寬度為8密耳。 優(yōu)選地，所述低通微帶濾波器工作在2. 4GHz 2. 484GHz頻段范圍內(nèi)。優(yōu)選地，所述低通微帶濾波器的邊長(zhǎng)為5. 3毫米，寬度為5. I毫米。上述技術(shù)方案通過(guò)在印刷電路板上制成由三個(gè)微帶和微帶組的低通微帶濾波器，微帶組包括與三個(gè)微帶連接的三個(gè)微帶段及三個(gè)微帶段連接的第四微帶段，由此見(jiàn)，此低通微帶濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

圖I為某傳統(tǒng)的WLAN產(chǎn)品射頻端口的雜散測(cè)試圖；圖2為一實(shí)施例中低通微帶濾波器的PCB版圖；圖3為圖2所示低通微帶濾波器的原理框圖；圖4為圖2所示低通微帶濾波器的回波損耗仿真結(jié)果圖；圖5為圖2所示低通微帶濾波器的傳輸特性仿真結(jié)果圖；圖6為某傳統(tǒng)的積層貼片帶通濾波器電氣特性表。
具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。從圖I某傳統(tǒng)的WLAN產(chǎn)品射頻端口的雜散測(cè)試圖中可以看出二次諧波和四次諧波干擾信號(hào)還是比較強(qiáng)的，很接近-30dBm/lMHz，基本上沒(méi)什么余量。這就需要濾波器除了帶內(nèi)損耗小，而且?guī)庖种票纫?，特別是在工作頻點(diǎn)的倍頻處的抑制能力要求，否則可能會(huì)干擾到其他設(shè)備的運(yùn)行。本技術(shù)方案通過(guò)了解2. 4GHz頻段無(wú)線發(fā)射設(shè)備系統(tǒng)的特點(diǎn)，以最大平坦低通濾波器為原型，并對(duì)微帶濾波器進(jìn)行優(yōu)化處理，針對(duì)在2. 4GHz頻段上插損要求盡量的小，靈活運(yùn)用發(fā)夾濾波器以及開(kāi)路截線的原理，并結(jié)合電磁混合耦合的方式，使其在諧波抑制上得到很好的效果。如圖2、3所示，一種低通微帶濾波器包括第一微帶110、第二微帶120、第三微帶130及倒“山”字形的微帶組。低通微帶濾波器的印制邊長(zhǎng)為5. 3毫米，寬度為5. I毫米，此尺寸相對(duì)其他微帶濾波器而言體積極少，從而占用PCB板空間極少，生產(chǎn)成本極低。在本實(shí)施例中，低通微帶濾波器在FR4材質(zhì)印制電路板上鋪銅制成，在其他實(shí)施例中，可以用其他能實(shí)現(xiàn)同樣功能的材料鋪砌制成。在本實(shí)施中，第一微帶110、第二微帶120及第三微帶130為矩形，其邊長(zhǎng)優(yōu)選為93密耳，寬優(yōu)選為63密耳。在其他實(shí)施例中，可以為其他尺寸的圓角、梯形等能實(shí)現(xiàn)同樣功能的形狀。微帶組包括第一微帶段210、第二微帶段220、第三微帶段230及第四微帶段
240。第一微帶段210與第一微帶110連接，第二微帶段220連接與第二微帶120連接，第三微帶段230與第三微帶130連接，第四微帶段240與前述三個(gè)微帶段連接。第一微帶段210、第二微帶段220及第三微帶段240依次為倒“山”字形從左數(shù)起的豎線(即為“山”字形從右數(shù)起的豎線)，第四微帶段240為“山”字形的橫線。
第一微帶段210、第二微帶段220、第三微帶段230及第四微帶段240在所述印制電路板上印制寬度為8密耳。在其他實(shí)施例中，配合其他部件作出變形，在能保持濾波器性能不變的情況下，可以在6密耳至10密耳范圍內(nèi)對(duì)印制寬度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。第一微帶段210、第三微帶段230與第四微帶段240兩端連接，連接處的夾角為圓角，圓角兩端的延長(zhǎng)線的夾角為90度。在其他實(shí)施例中，配合其他部件作出變形，在能保持濾波器性能不變的情況下，第一微帶段210、第三微帶段230與第四微帶段240兩端連接處可以為切角，也可以為直角。第四微帶段240上設(shè)有第四十字形微帶246，第二微帶段220與第四微帶段240以第四十字形微帶246為連接點(diǎn)，連接處的夾角為直角。在其他實(shí)施例中，配合其他部件作出變形，在能保持濾波器性能不變的情況下，第二微帶段220與第四微帶段240連接處可以為圓角。第一微帶段210、第二微帶段220及第三微帶段230均在中部設(shè)有兩個(gè)彎曲部；第一微帶段210設(shè)有輸入端，第三微帶段230設(shè)有輸出端。在本實(shí)施例中，彎曲部的彎角為圓角，其兩端的延長(zhǎng)線的夾角為90度(即角A為90度)。在其他實(shí)施中，配合其他部件作出變形，在能保持濾波器性能不變的情況下，彎曲部的彎角可以為切角，也可以為直角。第一微帶段210上的兩個(gè)彎曲部包括第一彎曲部212與第二彎曲部214，第一彎曲部212與第二彎曲部214內(nèi)角方向相反且一端相連，其中第一彎曲部212相對(duì)于第二彎曲部214設(shè)于倒“山”字形左方，。第一彎曲部212與第二彎曲部214不相連的兩端分別向相反方向延伸形成兩相互平行直線段，第一彎曲部212延伸形成第一直線段213，第二彎曲部延伸形成第二直線段215。第一直線段213與第二直線段215平行。在第二直線段215上設(shè)有第一^h字形微帶216，第一十字形微帶216相對(duì)倒“山”字型微帶段的左端為輸入端。第二微帶段220上的兩個(gè)彎曲部包括第三彎曲部222與第四彎曲部224，第三彎曲部222與第四彎曲部224內(nèi)角方向相反且一端相連，其中第三彎曲部222相對(duì)于第四彎曲部224設(shè)于倒“山”字形右方。第三彎曲部222與第四彎曲部224不相連的兩端分別向相反方向延伸形成兩相互平行直線段，第三彎曲部222延伸形成第三直線段223，第四彎曲部224延伸形成第四直線段225。第三直線段223與第四直線段225平行。在第四直線段225上設(shè)有用于連接微帶線的第二十字形微帶226。第三微帶段230上的兩個(gè)彎曲部包括第五彎曲部232與第六彎曲部234，第五彎曲部232與第六彎曲部234內(nèi)角方向相反且一端相連，其中第五彎曲部232相對(duì)于第六彎曲部234設(shè)于倒“山”字形右方。第五彎曲部232與第六彎曲部234不相連的兩端分別向相反方向延伸形成兩相互平行直線段，第五彎曲部232延伸形成第五直線段233，第六彎曲部234延伸形成第六直線段235。第五直線段233與第六直線段235平行。在第六直線段235上設(shè)有十字形微帶236，第三十字形微帶236相對(duì)倒“山”字型微帶段的右端為輸出端。第一微帶段210、第二微帶段220及第三微帶段220上的直線段，即第一直線段213、第二直線段215、第三直線段223、第四直線段225、第五直線段233及第六直線段235相互平行且垂直于第四微帶段240。可以理解，直線段相互平行且直線段垂直于第四微帶段240只是在眾多實(shí)施例中的一特例，配合其他部件作出變形，在能保持濾波器性能不變的情 況下，直線段之間可以形成夾角，同時(shí)直線段也可以不垂直于第四微帶段240。在本實(shí)施例中，第一彎曲部212、第四彎曲部224及第六彎曲部234的內(nèi)角相對(duì)倒“山”字形均向右，而第二彎曲部214、第三彎曲部222及第五彎曲部234的內(nèi)角相對(duì)倒“山”字形均向左，可以理解，在其他實(shí)施例中，配合其他部件作出變形，在能保持濾波器性能不變的情況下，在各個(gè)微帶段上的彎曲部方向可以做出任意變形，例如第一彎曲部212、第三彎曲部222及第五彎曲部232可以同向，而第二彎曲部212、第四彎曲部224及第六彎曲部234可以同向；第一彎曲部212和第三彎曲部222同向與第五彎曲部232反向，而第二彎曲部212和第四彎曲部224同向與第六彎曲部234反向。在本實(shí)施例中，低通微帶濾波器帶陷波單元，陷波單元指的是倒“山”字形的微帶組，帶陷波單元的低通微帶濾波器以最大平坦濾波器為原型，并結(jié)合發(fā)夾濾波器的特點(diǎn)。如圖3帶陷波單元的低通微帶濾波器的原理框圖，此設(shè)計(jì)由26段微帶線組成。該低通微帶濾波器的輸入、輸出阻抗為50歐姆。在本實(shí)施例中，將傳統(tǒng)濾波器設(shè)計(jì)公式與微帶電路仿真相結(jié)合的快速設(shè)計(jì)方法。用此方法濾波器設(shè)計(jì)的結(jié)果與最終仿真的結(jié)果基本吻合，運(yùn)用電磁混合耦合方式并通過(guò)間距、臂長(zhǎng)等控制耦合系數(shù)，加以通過(guò)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法來(lái)確定發(fā)夾臂長(zhǎng)、發(fā)夾間距、發(fā)夾線寬和抽頭位置，并通過(guò)ADS(Advanced Design System,先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng))仿真加以優(yōu)化。如圖4、5所示，帶陷波單元的低通微帶濾波器的仿真結(jié)果圖，Sll表示回波損耗，S21表不傳輸?shù)牟迦霌p耗。從該仿真結(jié)果可以看出，在通帶范圍內(nèi)插入損耗小于0. 35dB,回波損耗小于_23dB。在無(wú)線局域網(wǎng)802. llb/g/n的2. 4GHz至2. 484GHz頻段范圍內(nèi)。插入損耗僅為
0.24dB至0. 32dB，相比集成的濾波器插損要小得多。2. 4GHz頻段處的回波插損達(dá)到_28dB至-34. SdB0所以該低通濾波器應(yīng)用于2. 4GHz頻段無(wú)線發(fā)射設(shè)備系統(tǒng)，性能非常良好。更重要的是在抑制二次諧波分量、四次諧波分量以及三次諧波分量上至少有_31dB的抑制量，特別是在四次諧波上，甚至可以達(dá)到_130dB的抑制量，直接把無(wú)用信號(hào)衰減掉。圖6所示某傳統(tǒng)的積層貼片帶通濾波器的電氣特性表，其頻率范圍2. 4GHz至
2.5GHz比本技術(shù)方案的2. 4GHz至2. 484GHz頻段范圍要寬，比較體現(xiàn)出本技術(shù)方案的穩(wěn)定性能較好；集成濾波器的插入損耗為2. 5dB至2. 8dB比本技術(shù)方案0. 24dB至0. 32dB大得多，集成濾波器回波損耗為IOdB比本技術(shù)方案回波插損小于_23dB大得多，比較體現(xiàn)出本技術(shù)方案的濾波性能更好。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種低通微帶濾波器，在印刷電路板上制成，其特征在于，包括第一微帶、第二微帶、第三微帶及倒“山”字形的微帶組，其中，所述微帶組包括分別與所述第一微帶、第二微帶及第三微帶連接的第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段，還包括與三個(gè)微帶段連接的第四微帶段；所述第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段依次為倒“山”字形從左數(shù)起的豎線，第四微帶段為倒“山”字形的橫線；所述第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段均在中部設(shè)有兩個(gè)彎曲部；所述第一微帶段設(shè)有輸入端，所述第三微帶段設(shè)有輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低通微帶濾波器，其特征在于，同一微帶段的兩個(gè)所述彎曲部?jī)?nèi)角方向相反且一端相連，另兩端分別向相反方向延伸形成兩相互平行直線段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低通微帶濾波器，其特征在于，所述第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段上的所述直線段相互平行且垂直于所述第四微帶段。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低通微帶濾波器，其特征在于，所述第一微帶段的兩個(gè)所述彎曲部包括第一彎曲部、第二彎曲部，其中所述第一彎曲部相對(duì)于所述第二彎曲部設(shè)于倒“山”字形左方； 所述第二微帶段的兩個(gè)所述彎曲部包括第三彎曲部、第四彎曲部，其中所述第三彎曲部相對(duì)于所述第四彎曲部設(shè)于倒“山”字形右方；及 所述第三微帶段的兩個(gè)所述彎曲部包括第五彎曲部、第六彎曲部，其中所述第五彎曲部相對(duì)于所述第六彎曲部設(shè)于倒“山”字形右方。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的低通微帶濾波器，其特征在于，所述彎曲部的彎角為圓角，所述圓角兩端的延長(zhǎng)線的夾角為90度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低通微帶濾波器，其特征在于，所述第一微帶段、第三微帶段與所述第四微帶段兩端連接處的夾角為圓角；所述第二微帶段與所述第四微帶段連接處的交角為直角。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低通微帶濾波器，其特征在于，所述第一微帶、第二微帶及第三微帶均為長(zhǎng)度93密耳，寬度63密耳的矩形。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低通微帶濾波器，其特征在于，所述第一微帶段、第二微帶段、第三微帶段及第四微帶段在所述印制電路板上印制寬度為8密耳。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低通微帶濾波器，其特征在于，所述低通微帶濾波器工作在2. 4GHz 2. 484GHz頻段范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低通微帶濾波器，其特征在于，所述低通微帶濾波器的邊長(zhǎng)為5. 3毫米，寬度為5. I毫米。
全文摘要
一種低通微帶濾波器，在印刷電路板上制成，包括第一微帶、第二微帶、第三微帶及倒“山”字形的微帶組，其中，所述微帶組包括分別與所述第一微帶、第二微帶及第三微帶連接的第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段，還包括與三個(gè)微帶段連接的第四微帶段；所述第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段依次為倒“山”字形從左數(shù)起的豎線，第四微帶段為倒“山”字形的橫線；所述第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段均在中部設(shè)有兩個(gè)彎曲部；所述第一微帶段設(shè)有輸入端，所述第三微帶段設(shè)有輸出端。由此見(jiàn)，此濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)H01P1/212GK102969550SQ20111025717
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者董海軍, 李偉 申請(qǐng)人:深圳市卓翼科技股份有限公司