專利名稱：超寬帶微帶帶通濾波器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微帶濾波器領域，具體是ー種超寬帶微帶帶通濾波器，該濾波 器可以用于超寬帶系統(tǒng)中進行濾波。
背景技術：
近年來，隨著無線通信技術和多種通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，無線頻譜資源越來越緊缺，人們在提高現有頻譜利用率的同時，更渴望能夠開發(fā)出新的，更寬的頻帶。為了解決這ー瓶頸問題，2002年美國聯邦通信委員會(FCC)通過了超寬帶(UWB，Ultra-wideband)技術的商用許可(3. lGHz-10. 6GHz)，UWB技術開始受到廣泛的關注和深入的研究。為了適應超寬帶技術的發(fā)展，作為射頻前端的核心器件之一，超寬帶帶通濾波器的研究已經成為無數學者關注的熱點和重點。超寬帶帶通濾波器在整個超寬帶無線通信系統(tǒng)中起著重要的作用，它性能的優(yōu)劣直接影響整個通信系統(tǒng)的質量。傳統(tǒng)的交指耦合微帶帶通濾波器采用的是3指耦合，調整交指的長度和耦合距離能夠保證3. lGHz-10. 6GHz頻段內良好的通帶特性，但是由于在整個UWB頻段范圍內已經存在各種窄帶無線通信信號，像無線局域網系統(tǒng)，它存在的頻段是5. 7GHz-5. 8GHz，這些信號會嚴重干擾UWB系統(tǒng)，為了保證系統(tǒng)的正常工作，迫切需要具有陷波特性的UWB帶通濾波器。在3指耦合的基礎上改進的5指交指耦合微帶帶通濾波器可以滿足這樣的要求，但這樣的濾波器阻帶較窄，不能有效抑制高次諧波。而且隨著移動通信技術的迅速發(fā)展，多種通信系統(tǒng)并存，不同的信號會在UWB系統(tǒng)中產生大量諧波從而影響UffB系統(tǒng)的靈敏度，所以設計ー種具有陷波特性又可以抑制高次諧波的UWB帶通濾波器是很有必要的。
發(fā)明內容
為了滿足陷波同時具有高阻帶特性，本發(fā)明提供了一種改進的超寬帶微帶帶通濾波器。該濾波器結構簡単，并且在工作頻段有良好的性能表現。本發(fā)明通過下面技術方案來實現一種超寬帶微帶帶通濾波器，包括正面部分、背面部分和輸入端ロ(10)、輸出端ロ(11)，所述正面部分包括第一均勻傳輸線(I)、第二均勻傳輸線(5)、第一交指耦合諧振単元(2)、第二交指耦合單元(4)、錐形諧振單元(3)、第一 slot結構單元(6)、第二 slot結構單元(7)、第三slot結構單元(8)、介質板(9)、輸入端ロ(10)、輸出端ロ(11);第ー均勻傳輸線(I)、第二均勻傳輸線(5)分別位于介質板(9)的兩端，第一交指耦合諧振単元(2)的一端和第一均勻傳輸線(I)相接，第二交指耦合諧振単元(4)的一端與第二均勻傳輸線
(5)相接，第一交指耦合諧振単元(2)的另一端和第二交指耦合諧振単元(4)的另一端通過錐形諧振単元(3)相連接，通過刻蝕技術在錐形諧振單元(3)上刻蝕出縫隙結構形狀形成三個slot結構單元第一 slot結構單元(6)、第二 slot結構單元(7)、第三slot結構單元
(8)，從而形成相應的空氣單元；輸入端ロ(10)連接第一均勻傳輸線(I);輸出端ロ(11)連接第二均勻傳輸線(2)，所述背面部分均勻鋪銅形成ー個接地単元(12)。所述的超寬帶微帶帶通濾波器,所述三個slot結構單元等間距排列,第一 slot結構單元(6)、第二 slot結構單元⑶距離中心的第三slot結構單元(7)距離為3. 47mm，位于中心的第三slot結構單元(7)最長,長度為8. Omm,位于兩側的第一 slot結構單元(6)、第二 slot結構單元(8)等長，長度均為4. 7_。所述的超寬帶微帶帶通濾波器，所述的第一交指耦合單元(2)、第二交指耦合單元
(4)均為五指耦合，耦合指的數量比是2 3，指間的間距是0.15mm。所述的超寬帶微帶帶通濾波器，所述的第一均勻傳輸線(I)、第二均勻傳輸線(5)均為50歐姆的傳輸線。所述的超寬帶微帶帶通濾波器，所述的第一均勻傳輸線(I)、第二均勻傳輸線
(5)、第一交指耦合諧振単元(2)、第二交指耦合諧振単元(4)、錐形諧振単元(3)、接地単元(12)均為導體。所述的超寬帶微帶帶通濾波器，所述的輸入端ロ(10)外接信號源，使激勵信號能夠通過第一均勻傳輸線(I)，再通過第一交指耦合諧振単元(2)、錐形諧振単元(3)、第二交指耦合諧振単元(4)和第二均勻傳輸線(5)，最后經由輸出端ロ(11)到達外部電路。所述的超寬帶微帶帶通濾波器，所述的介質板(9)為低介電常數物質。本發(fā)明通過交指耦合諧振單元來實現具有陷波特性的超寬帶微帶帶通濾波器，通過引入帶slot結構的錐形諧振單元來改善陷波頻段和高阻帶的特性。該濾波器的結構簡単，并且在工作頻段有良好的性能表現。
圖I是本發(fā)明超寬帶微帶帶通濾波器的結構圖。圖2是本發(fā)明超寬帶微帶帶通濾波器的正面結構圖。圖3是本發(fā)明超寬帶微帶帶通濾波器的背面結構圖。圖4是本發(fā)明超寬帶微帶帶通濾波器仿真插入損耗、回波損耗曲線圖。
具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。如圖I所示，本發(fā)明的超寬帶微帶帶通濾波器包括正面部分、背面部分和輸入端ロ 10、輸出端ロ 11。如圖2所示，本發(fā)明正面部分包括均勻傳輸線I、均勻傳輸線5、交指耦合諧振單元2、交指耦合諧振単元4、錐形諧振単元3和介質板9。均勻傳輸線I、均勻傳輸線5分別位于介質板9的兩端，交指耦合諧振単元2的一端和均勻傳輸線I相接，交指耦合諧振単元4的一端與均勻傳輸線5相接，交指耦合諧振単元2的另一端和交指耦合諧振単元4的另ー 端通過錐形諧振單元3相連，通過刻蝕技術在錐形諧振單元3上刻蝕出相應的縫隙結構形狀形成三個slot結構單元slot結構單元6、slot結構單元7、slot結構單元8,從而形成相應的空氣單元。輸入端ロ 10連接均勻傳輸線I ;輸出端ロ 11連接均勻傳輸線2。如圖3所示，超寬帶微帶帶通濾波器的背面部分均勻鋪銅形成ー個接地単元12。所述的均勻傳輸線I、均勻傳輸線5均是50歐姆的均勻傳輸線。
所述的交指耦合諧振単元2、交指耦合諧振単元4位于介質板9正面，對稱分布，均為五指耦合，耦合指的數量比為2 3，指間間距為O. 15mm。所述的slot結構單元6、slot結構單元7、slot結構單元8，位于介質板9正面的錐形諧振單元3上,三個slot結構單元等間距排列，slot結構單元6、slot結構單元8距離中心的slot結構單元I距離為3. 47mm,位于中心的slot結構單元I最長,長度為8. Omm,位于兩側的slot結構單元6、slot結構單元8等長,但比中心的稍短,長度為4. 7mm。所述的均勻傳輸線I、均勻傳輸線5、交指耦合諧振単元2、交指耦合諧振単元4、錐形諧振單元3和接地単元12均為導體。所述的介質板9為低介電常數物質。所述的輸入端ロ 10外接信號源，使激勵信號能夠通過均勻傳輸線1，再通過交指耦合諧振単元2、錐形諧振単元3、交指耦合諧振単元4和均勻傳輸線5，最后經由輸出端ロ11到達外部電路，實現對信號的濾波。傳統(tǒng)的交指耦合諧振単元具有帶通濾波的特性，通過調整耦合指的長、寬、耦合間距以及耦合指的數量可以得到具有陷波的帶通特性；而錐形諧振器通過加入slot結構單元來改變電流分配的情況，從而獲得高頻的阻帶特性。將以上兩者結合起來實現性能更加全面的超寬帶微帶帶通濾波器。利用HFSS 10.0對其進行仿真，仿真結果如圖4所示。本發(fā)明的頻率特性包括插入損耗S21和回波損耗SI I。其中橫坐標代表頻率變量；縱坐標代表幅度變量，單位為dB。本發(fā)明的超寬帶微帶帶通濾波器超寬帶帶通濾波器在滿足通帶內(3. IGHz 10. 6GHz)插入損耗小于3dB，陷波頻段為5. 7GHz 5. 8GHz的基礎上，擴寬了高頻阻帶的帶寬，同時由于開槽錐形諧振器的引入，陷波頻段的抑制電平高于_40dB。應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換， 而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種超寬帶微帶帶通濾波器，其特征在于，包括正面部分、背面部分和輸入端口(10)、輸出端口(11)，所述正面部分包括第一均勻傳輸線(I)、第二均勻傳輸線(5)、第一交指I禹合諧振單元(2)、第二交指I禹合單元(4)、錐形諧振單元(3)、第一 slot結構單元(6)、第二 slot結構單元(7)、第三slot結構單元(8)、介質板(9)、輸入端口(10)、輸出端口(11);第一均勻傳輸線(I)、第二均勻傳輸線(5)分別位于介質板(9)的兩端，第一交指耦合諧振單元(2)的一端和第一均勻傳輸線⑴相接，第二交指耦合諧振單元⑷的一端與第二均勻傳輸線(5)相接，第一交指耦合諧振單元(2)的另一端和第二交指耦合諧振單元(4)的另一端通過錐形諧振單元(3)相連接，通過刻蝕技術在錐形諧振單元(3)上刻蝕出縫隙結構形狀形成三個slot結構單元第一 slot結構單元(6)、第二 slot結構單元(7)、第三slot結構單元(8)，從而形成相應的空氣單元；輸入端口(10)連接第一均勻傳輸線(I)；輸出端口(11)連接第二均勻傳輸線(2)，所述背面部分均勻鋪銅形成一個接地單元(12)。
2.如權利要求I或者2所述的超寬帶微帶帶通濾波器，其特征是，所述三個slot結構單元等間距排列，第一 slot結構單元(6)、第二 slot結構單元(8)距離中心的第三slot結構單元(7)距離為3. 47mm,位于中心的第三slot結構單元(7)最長，長度為8. Omm,位于兩側的第一 slot結構單元(6)、第二 slot結構單元(8)等長，長度均為4. 7mm。
3.如權利要求I所述的超寬帶微帶帶通濾波器，其特征是，所述的第一交指耦合單元(2)、第二交指耦合單元(4)均為五指耦合，耦合指的數量比是2 3，指間的間距是.O.15mm0
4.如權利要求I所述的超寬帶微帶帶通濾波器，其特征是，所述的第一均勻傳輸線(I)、第二均勻傳輸線(5)均為50歐姆的傳輸線。
5.如權利要求I所述的超寬帶微帶帶通濾波器，其特征是，所述的第一均勻傳輸線(I)、第二均勻傳輸線(5)、第一交指耦合諧振單元(2)、第二交指耦合諧振單元(4)、錐形諧振單元(3)、接地單元(12)均為導體。
6.如權利要求I所述的超寬帶微帶帶通濾波器，其特征是，所述的輸入端口(10)外接信號源，使激勵信號能夠通過第一均勻傳輸線(I)，再通過第一交指耦合諧振單元(2)、錐形諧振單元(3)、第二交指耦合諧振單元(4)和第二均勻傳輸線(5)，最后經由輸出端口(II)到達外部電路。
7.如權利要求I所述的超寬帶微帶帶通濾波器，其特征是，所述的介質板(9)為低介電常數物質。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超寬帶微帶帶通濾波器，包括正面部分、背面部分和輸入端口(10)、輸出端口(11)，所述正面部分包括第一均勻傳輸線(1)、第二均勻傳輸線(5)、第一交指耦合諧振單元(2)、第二交指耦合單元(4)、錐形諧振單元(3)、第一slot結構單元(6)、第二slot結構單元(7)、第三slot結構單元(8)、介質板(9)、輸入端口(10)、輸出端口(11)；輸出端口(11)連接第二均勻傳輸線(2)，所述背面部分均勻鋪銅形成一個接地單元(12)。該微帶濾波器由印刷電路板制作，結構簡單，并且在其工作頻帶上性能表現良好。
文檔編號H01P1/203GK102664295SQ20121011673
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權日2012年4月20日
發(fā)明者任景英, 崔光照, 杜保強, 杜海明, 王延峰, 謝澤會, 趙紅梅, 郭淑婷, 馬琳琳 申請人:鄭州輕工業(yè)學院