專利名稱：基于異相傳輸線微帶帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種新型濾波器，尤其涉及一種基于異相傳輸線微帶帶通濾波
O
背景技術(shù)：
在自然界中，物質(zhì)的介電常數(shù)ε與磁導(dǎo)率μ的實部變量都為正值，當然也有例外，如在低頻頻段，等離子體介質(zhì)的ε為負。如果僅僅是ε為負或者僅僅是μ為負時，電磁波在這類介質(zhì)中衰減很快，不能傳播。然而，如果ε與μ同時為負時，電磁波在這類介質(zhì)中仍舊可以傳播。新型人工電磁媒質(zhì)概念的提出可追朔到上世紀60年代。在前蘇聯(lián)科學(xué)家 Veselag0所發(fā)表的一篇論文中，假想了一種介電常數(shù)ε和磁導(dǎo)率μ都是負數(shù)的物質(zhì)，并指出在這種物質(zhì)里有許多奇特的電磁現(xiàn)象，例如電場、磁場和波矢之間構(gòu)成左手關(guān)系、電磁波負折射、負的切倫科夫效應(yīng)、反多普勒效應(yīng)等。Veselag0稱這種假想的物質(zhì)為左手媒質(zhì) (left-handed materials) 。 ^^.$#31 : ^ (double negative materials) 或負折射率媒質(zhì)(negative refractive index material)。然而，自然界多數(shù)材料的ε和 μ值大多數(shù)同時為正，也有少數(shù)材料ε和μ的某一個呈現(xiàn)負值，但找不到ε和μ同時為負的天然媒質(zhì)。由于無法從真實材料在實驗上觀察和研究左手媒質(zhì)的奇異特性，相應(yīng)的研究一直到上世紀九十年代才得以重視。從上世紀九十年代開始，隨著人工周期性結(jié)構(gòu)的發(fā)展，科學(xué)家們開始使用周期結(jié)構(gòu)實現(xiàn)人工的左手媒質(zhì)，使后者的研究出現(xiàn)新的生機。1996年，英國皇家學(xué)院的Pendry 教授提出用細金屬線陣列結(jié)構(gòu)在微波段構(gòu)造出有效介電常數(shù)為負值的人工電磁媒質(zhì)后， Pendry等學(xué)者又在1999年提出利用開口金屬諧振環(huán)(簡稱SRR)的周期性排列結(jié)構(gòu)在微波段實現(xiàn)負的磁導(dǎo)率。不久，新型人工電磁媒質(zhì)的研究引來了它的第一個里程碑Smith等人將實現(xiàn)負介電常數(shù)和負磁導(dǎo)率的兩種結(jié)構(gòu)結(jié)合，也就是將周期性排布的細銅導(dǎo)線和開口金屬諧振環(huán)搭配在一起，首次制造出在微波段同時具有負介電常數(shù)和負磁導(dǎo)率的人工復(fù)合媒質(zhì)，即左手媒質(zhì)，并成功地從實驗觀察到負折射現(xiàn)象W]。這一重大實驗研究成果在當年的 《Science》上發(fā)表，引起國際強烈反響，左手媒質(zhì)的研究也成為國際物理學(xué)界和電磁學(xué)界以及其他相關(guān)交叉學(xué)科的研究熱點。之后，基于科學(xué)家們在理論和實驗上的多項發(fā)現(xiàn)，左手媒質(zhì)的研究被《Science》雜志評為2003年度全球十大科學(xué)進展之一，以及2004年度國際物理學(xué)會最具影響的研究進展，引起全球矚目。隨著國內(nèi)外學(xué)術(shù)界、關(guān)于此問題的理論和實驗十分活躍，出現(xiàn)了許多新的成果。美國詳細研麻省理工學(xué)院孔金歐教授究了電磁波在這類介質(zhì)中的電磁特性建議命名為異向介質(zhì)，以突出電磁波在這類介質(zhì)中所表現(xiàn)的不同特性。隨著無線通信的個人化、寬帶化，越來越要求人性化、高性能的終端結(jié)構(gòu)，促使包括濾波器在內(nèi)的射頻元器件的微型化、可集成化，應(yīng)運產(chǎn)生了各種結(jié)構(gòu)和性能的射頻濾波器以滿足體積小、重量輕的要求。隨著濾波器設(shè)計理論的深入研究、材料領(lǐng)域的不斷進步及工作頻率的日益升高，濾波器設(shè)計由原先的集總參數(shù)元件濾波器逐漸擴展到分布參數(shù)元件濾波器。隨著陶瓷材料，及異向介質(zhì)等新型材料的發(fā)展，新型濾波器的應(yīng)用得到了迅速發(fā)展。近年來，小型化的趨勢促進了各種類型微帶線濾波器的發(fā)展，異相介質(zhì)作為一種新型材料，可用于設(shè)計出極低損耗和極小尺寸的新穎微波濾波器。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種頻帶寬、結(jié)構(gòu)緊湊，插損小，高帶外抑制的S波段的基于異相傳輸線微帶帶通濾波器。通過下面的技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題一種基于異相傳輸線微帶帶通濾波器，包括印刷電路板，印刷電路板由輸入電路、 異相傳輸電路、異相傳輸單元串聯(lián)電容等效電路、異相傳輸單元并聯(lián)電感等效電路、輸出電路、介質(zhì)基板，接地電路和金屬腔構(gòu)成；其中，接地電路包括接地金屬片；輸入電路和輸出電路分別連接并聯(lián)的多個異相傳輸單元的兩端；在金屬腔內(nèi)設(shè)置有微帶金屬片、介質(zhì)基板和接地金屬片，接地金屬片置于金屬腔的底面上，介質(zhì)基板置于接地金屬片上，微帶金屬片置于介質(zhì)基板上，微帶交指電容與微帶短截電感連接。優(yōu)選的，上述異相傳輸單元采用串聯(lián)微帶交指電容與并聯(lián)微帶短截電感。優(yōu)選的，上述異相傳輸電路包括六階異相傳輸單元。優(yōu)選的，上述異相傳輸單元串聯(lián)電容等效電路與異相傳輸單元并聯(lián)電感等效電路連接，并且，異相傳輸單元串聯(lián)電容等效電路和異相傳輸單元并聯(lián)電感等效電路均與微帶傳輸線連接。優(yōu)選的，上述異相傳輸單元并聯(lián)電感等效電路包括微帶短截線，在微帶短截線末端設(shè)置有接地孔。本實用新型的有宜效果為本實用新型寬帶微帶濾波器根據(jù)異相介質(zhì)等效電路實現(xiàn)方法采用串聯(lián)微帶線交指電容與并聯(lián)微帶短截電感配合設(shè)計，在保證加工工藝可以實現(xiàn)的前提下在并聯(lián)微帶短截線末端和介質(zhì)基板上打孔實現(xiàn)接地。其設(shè)計具有很大的靈活性，可以在較大的空間內(nèi)對并聯(lián)微帶短截線進行彎折或改變尺寸來調(diào)整等效電感值，可以改變串聯(lián)交指微帶線的寬度尺寸來調(diào)整等效電容值，更有利于滿足客戶的各種需求，從而使得濾波器具有更優(yōu)越的合路性能，更寬的工作頻帶和更緊湊的體積。所設(shè)計的微帶金屬片都貼片在介質(zhì)基板上保證加工工藝更易實現(xiàn)。

圖1是異相傳輸線微帶帶通濾波器框架示意圖；圖2是微帶異相傳輸單元示意圖；圖3a為異相傳輸線微帶帶通濾波器的俯視圖；圖北為異相傳輸線微帶帶通濾波器的前示圖；圖3c為異相傳輸線微帶帶通濾波器的后示圖；圖3d為異相傳輸線微帶帶通濾波器的左示4[0024]圖!Be為異相傳輸線微帶帶通濾波器的右示圖。圖中標記1-輸入電路；2-微帶金屬片；3-輸出電路；4-金屬腔；5-介質(zhì)基板； 6-接地金屬片；1-輸入電路；21-第一異相傳輸單元；22-第二異相傳輸單元；23-第三異相傳輸單元；24-第四異相傳輸單元；25-第五異相傳輸單元；26-第六異相傳輸單元；3-輸出電路；211-第一異相傳輸單元串聯(lián)電容；212-第二異相傳輸單元串聯(lián)電容；213-第三異相傳輸單元串聯(lián)電容；214-第四異相傳輸單元串聯(lián)電容；215-第五異相傳輸單元串聯(lián)電容； 216-第六異相傳輸單元串聯(lián)電容；221-第一異相傳輸單元并聯(lián)感；222-第二異相傳輸單元并聯(lián)感；223-第三異相傳輸單元并聯(lián)感；221-第一異相傳輸單元并聯(lián)感；231-第一接地孔；232-第二接地孔；233-第三接地孔；Ml-第一匹配傳輸線J42-第二匹配傳輸線。
具體實施方式
為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實施本實用新型，
以下結(jié)合附圖及具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細描述。結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。圖1為異相傳輸線微帶帶通濾波器框架示意圖。濾波器包括輸入電路1，第一異相傳輸單元21，第二異相傳輸單元22，第三異相傳輸單元23，第四異相傳輸單元M，第五異相傳輸單元25，第六異相傳輸單元沈和輸出電路3，輸入電路1與輸出電路3位于濾波器微帶線左右兩邊分別與第一異相傳輸單元21和第六異相傳輸單元沈相連；輸入電路1連接第一異相傳輸單元21用于引入輸入信號，第一異相傳輸單元21連接第二異相傳輸單元22， 第二異相傳輸單元22連接第三異相傳輸單元23，第三異相傳輸單元23連接第四異相傳輸單元對，第四異相傳輸單元M連接第五異相傳輸單元25，第五異相傳輸單元25連接第六異相傳輸單元26，第六異相傳輸單元沈連接輸出電路3將信號輸出。圖2為微帶異相傳輸單元示意圖。微帶異相傳輸線單元為金屬片，包含第一異相傳輸單元串聯(lián)電容211、第一異相傳輸單元并聯(lián)感221及第一接地孔231實現(xiàn)。第一異相傳輸單元21由第一異相傳輸單元串聯(lián)電容211等效電路與第一異相傳輸單元并聯(lián)電感221 等效電路連接，并在第一異相傳輸單元并聯(lián)感221等效電路末端，其實現(xiàn)方式為第一異相傳輸單元串聯(lián)電容211等效電路左邊連接第一異相傳輸單元并聯(lián)電感221等效電路連接， 第一異相傳輸單元并聯(lián)電感221等效電路連接經(jīng)過彎折后用于減少尺寸，并在其末端通過第一接地孔231實現(xiàn)接地功能。如圖3a為異相傳輸線微帶帶通濾波器的俯視圖，異相傳輸線微帶帶通濾波器的微帶線置于介質(zhì)基板5上，由六階微帶線異相傳輸線單元經(jīng)過微帶匹配實現(xiàn)。異相傳輸線微帶部分包含輸入電路1、輸出電路3、第一異相傳輸單元串聯(lián)電容211、第二異相傳輸單元串聯(lián)電容212、第三異相傳輸單元串聯(lián)電容213、第四異相傳輸單元串聯(lián)電容214、第五異相傳輸單元串聯(lián)電容215、第六異相傳輸單元串聯(lián)電容216、第一異相傳輸單元并聯(lián)感221、 第二異相傳輸單元并聯(lián)感222、第三異相傳輸單元并聯(lián)感223、第一接地孔231、第二接地孔 232、第三接地孔233、第一匹配傳輸線Ml、第二匹配傳輸線M2。輸入電路1為直線狀金屬片并與第一異相傳輸單元串聯(lián)電容211相連；第一異相傳輸單元串聯(lián)電容211為交指形金屬片，左邊與輸入電路1相連，右邊與第一異相傳輸單元并聯(lián)感221相連；第一異相傳輸單元并聯(lián)感221為彎折金屬片，左邊與第一異相傳輸單元串聯(lián)電容211相連，在其末端通過第一接地孔231使彎折金屬片接地后等效為并聯(lián)電感，右邊與第二異相傳輸單元串聯(lián)電容212相連；微帶第一匹配傳輸線241為彎折金屬片，左邊與第二異相傳輸單元串聯(lián)電容212相連，經(jīng)過下兩次90度彎折后下右邊與第三異相傳輸單元串聯(lián)電容213相連；第三異相傳輸單元串聯(lián)電容213為交指形金屬片，右邊與微帶第一匹配傳輸線 241相連，左邊與第二異相傳輸單元并聯(lián)感222相連；第二異相傳輸單元并聯(lián)感222為彎折金屬片，右邊與第三異相傳輸單元串聯(lián)電容213相連，在其末端通過第二接地孔232使彎折金屬片接地后等效為并聯(lián)電感，左邊與第三異相傳輸單元串聯(lián)電容213相連；第四異相傳輸單元串聯(lián)電容214為交指形金屬片，右邊與第二異相傳輸單元并聯(lián)感222相連，左邊與微帶第二匹配傳輸線242相連；微帶第二匹配傳輸線242為彎折金屬片，上右邊與第四異相傳輸單元串聯(lián)電容214相連，經(jīng)過下兩次90度彎折下右后與第五異相傳輸單元串聯(lián)電容215 相連；第五異相傳輸單元串聯(lián)電容215為交指形金屬片，右邊與微帶第二匹配傳輸線對2相連，左邊與第三異相傳輸單元并聯(lián)感223相連；第三異相傳輸單元并聯(lián)感223為彎折金屬片，左邊與第五異相傳輸單元串聯(lián)電容215相連，在其末端通過第三接地孔233使彎折金屬片接地后等效為并聯(lián)電感，右邊與第六異相傳輸單元串聯(lián)電容216相連；第六異相傳輸單元串聯(lián)電容216為交指形金屬片，左邊與第三異相傳輸單元并聯(lián)感223相連，左邊與輸出電路3相連；輸出電路3為直線狀金屬片，右邊與第六異相傳輸單元串聯(lián)電容216相連；如圖;3b、3c、3d、;3e為異相傳輸線微帶帶通濾波器的整體示意圖。異相傳輸線微帶帶通濾波器包含金屬腔4，微帶金屬片2，介質(zhì)基板5，接地金屬片6。微帶金屬片2，介質(zhì)基板5，接地金屬片6都置于金屬腔4內(nèi)，接地金屬片6置于金屬腔4的底面上，介質(zhì)基板5置于接地金屬片6上，微帶金屬片2置于介質(zhì)基板5上實現(xiàn)異相傳輸線微帶帶通濾波器。以上所述，僅是用以說明本實用新型的具體實施案例而已，并非用以限定本實用新型的可實施范圍，舉凡本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員在未脫離本實用新型所指示的精神與原理下所完成的一切等效改變或修飾，仍應(yīng)由本實用新型權(quán)利要求的范圍所覆蓋。
權(quán)利要求1.一種基于異相傳輸線微帶帶通濾波器，包括印刷電路板，其特征在于所述印刷電路板由輸入電路、異相傳輸電路、異相傳輸單元串聯(lián)電容等效電路、異相傳輸單元并聯(lián)電感等效電路、輸出電路、介質(zhì)基板，接地電路和金屬腔構(gòu)成；其中，接地電路包括接地金屬片；輸入電路和輸出電路分別連接并聯(lián)的多個異相傳輸單元的兩端；在金屬腔內(nèi)設(shè)置有微帶金屬片、介質(zhì)基板和接地金屬片，接地金屬片置于金屬腔的底面上，介質(zhì)基板置于接地金屬片上，微帶金屬片置于介質(zhì)基板上，微帶交指電容與微帶短截電感連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于異相傳輸線微帶帶通濾波器，其特征在于所述異相傳輸單元采用串聯(lián)微帶交指電容與并聯(lián)微帶短截電感。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于異相傳輸線微帶帶通濾波器，其特征在于所述異相傳輸電路包括六階異相傳輸單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于異相傳輸線微帶帶通濾波器，其特征在于所述異相傳輸單元串聯(lián)電容等效電路與異相傳輸單元并聯(lián)電感等效電路連接，并且，異相傳輸單元串聯(lián)電容等效電路和異相傳輸單元并聯(lián)電感等效電路均與微帶傳輸線連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于異相傳輸線微帶帶通濾波器，其特征在于所述異相傳輸單元并聯(lián)電感等效電路包括微帶短截線，在微帶短截線末端設(shè)置有接地孔。
專利摘要本實用新型公開了一種基于異相傳輸線微帶帶通濾波器，包括了輸入電路、異相傳輸電路、異相傳輸單元串聯(lián)電容等效電路、異相傳輸單元并聯(lián)電感等效電路、輸出電路、介質(zhì)基板，接地電路、金屬腔。該濾波器由六階異相傳輸單元級聯(lián)實現(xiàn)，異相介質(zhì)單元由串聯(lián)電容等效電路與并聯(lián)電感等效電路接連實現(xiàn)，經(jīng)過阻抗匹配來實現(xiàn)高頻信號通過并抑制低頻信號，低頻信號通過并抑制高頻信號。其設(shè)計的靈活性在于在較大的空間內(nèi)對并聯(lián)微帶短截線進行彎折或改變尺寸，改變串聯(lián)交指微帶線的寬度尺寸使濾波器具有更優(yōu)越的合路性能，更寬的工作頻帶和更緊湊的體積且加工工藝更易實現(xiàn)來滿足客戶的各種需求。
文檔編號H01P1/203GK202339968SQ20112051241
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者萬豐, 王志勇 申請人:武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司