一種微帶超寬阻帶低通濾波器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種微帶超寬阻帶低通濾波器，包括雙面覆銅微帶板，所述雙面覆銅微帶板的同一面上分別制作有輸入端饋線、輸出端饋線、左右相對(duì)的均勻阻抗諧振器、上下相對(duì)的階躍阻抗諧振器、連接線，所述雙面覆銅微帶板的另一面上制作有缺陷地結(jié)構(gòu)；所述上下相對(duì)的階躍阻抗諧振器相互連接，并設(shè)在左右相對(duì)的均勻阻抗諧振器之間，所述左右相對(duì)的均勻阻抗諧振器分別通過(guò)各自相應(yīng)的連接線與所述上下相對(duì)的階躍阻抗諧振器連接，所述輸入端饋線和輸出端饋線分別與相應(yīng)的均勻阻抗諧振器連接。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、選擇性好、低損耗、滾降快、體積小、成本低、超寬阻帶等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種微帶超寬阻帶低通濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高頻組件的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種微帶超寬阻帶低通濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息產(chǎn)業(yè)和無(wú)線通信系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，微波頻譜資源日趨緊張，各種微波毫米波電路、組件及系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，頻帶的劃分越來(lái)越精細(xì)，利用率越來(lái)越高，而低通濾波器作為電路系統(tǒng)里重要的組成部分之一，其性能的優(yōu)劣很大程度決定了系統(tǒng)的工作質(zhì)量。低通濾波器是指容許低于截止頻率的信號(hào)通過(guò)，但高于截止頻率的信號(hào)不能通過(guò)的濾波器，其主要工作于通信系統(tǒng)發(fā)射端的前級(jí)以及接收端的后級(jí)，用于抑制諧波和雜波信號(hào)，低損耗通過(guò)有用信號(hào)。
[0003]近些年來(lái)，為了設(shè)計(jì)出體積小、帶內(nèi)損耗小、滾降快、超寬阻帶的性能良好的低通濾波器，學(xué)者們提出了許多新型的諧振器結(jié)構(gòu)，其中有些的確展現(xiàn)出良好的性能:阻帶較寬，滾降較快；而有些通過(guò)級(jí)聯(lián)起來(lái)也能展現(xiàn)出較寬的阻帶帶寬，然而體積卻過(guò)大，不易于集成。除了從微帶表面結(jié)構(gòu)著手，因具有帶隙特性以及慢波特性，許多學(xué)者也將精力投入到了各種各樣的缺陷地結(jié)構(gòu)，在單一微帶線上加入缺陷地可以引入傳輸零點(diǎn)從而可以產(chǎn)生低通濾波器的效應(yīng)。然而，以上各種措施對(duì)于展現(xiàn)超寬阻帶并且較小體積方面上還是欠佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)合理可靠、選擇性好、低損耗、滾降快、體積小、成本低、具有超寬阻帶的微帶超寬阻帶低通濾波器。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:一種微帶超寬阻帶低通濾波器，包括雙面覆銅微帶板，所述雙面覆銅微帶板的同一面上分別制作有用于饋入電磁波信號(hào)的輸入端饋線、用于饋出電磁波信號(hào)的輸出端饋線、左右相對(duì)的均勻阻抗諧振器、上下相對(duì)的階躍阻抗諧振器、連接線，所述雙面覆銅微帶板的另一面上制作有缺陷地結(jié)構(gòu)；其中，所述上下相對(duì)的階躍阻抗諧振器相互連接，并對(duì)應(yīng)設(shè)在左右相對(duì)的均勻阻抗諧振器之間，所述左右相對(duì)的均勻阻抗諧振器分別通過(guò)各自相應(yīng)的連接線與所述上下相對(duì)的階躍阻抗諧振器連接，所述輸入端饋線和輸出端饋線分別與相應(yīng)的均勻阻抗諧振器連接。
[0006]所述輸入端饋線和輸出端饋線均為50歐姆的匹配阻抗。
[0007]所述左右相對(duì)的均勻阻抗諧振器中，每一邊至少有一對(duì)上下相對(duì)的均勻阻抗諧振器，且所述上下相對(duì)的均勻阻抗諧振器相互連接。
[0008]每個(gè)階躍阻抗諧振器均由寬窄不一的兩傳輸線構(gòu)成，且所述上下相對(duì)的階躍阻抗諧振器通過(guò)各自相近的傳輸線連接，所述左右相對(duì)的均勻阻抗諧振器通過(guò)連接線與所述階躍阻抗諧振器相靠的傳輸線連接。
[0009]所述上下相對(duì)的階躍阻抗諧振器至少有一對(duì)。
[0010]所述缺陷地結(jié)構(gòu)的形狀為啞鈴狀。
[0011]所述左右相對(duì)的均勻阻抗諧振器均進(jìn)行折疊彎曲，轉(zhuǎn)角處都進(jìn)行削平。[0012]每個(gè)階躍阻抗諧振器中較寬的傳輸線均進(jìn)行折疊彎曲，轉(zhuǎn)角處都進(jìn)行削平。
[0013]所述左右相對(duì)的均勻阻抗諧振器鏡像對(duì)稱(chēng)，所述上下相對(duì)的階躍阻抗諧振器鏡像對(duì)稱(chēng)。
[0014]所述上下相對(duì)的均勻阻抗諧振器鏡像對(duì)稱(chēng)。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果:
[0016]1、結(jié)合均勻阻抗諧振器、階躍阻抗諧振器、缺陷地三種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生多個(gè)傳輸零點(diǎn)，極大地拓展了低通濾波器的阻帶帶寬，展現(xiàn)超寬阻帶性質(zhì)；
[0017]2、在保證超寬阻帶的同時(shí)，插入損耗、回波損耗以及選擇性方面都有出色的表現(xiàn)；
[0018]3、該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，體積小，成本低，可以適用于很多種通信系統(tǒng)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的俯視圖。
[0020]圖2為本發(fā)明的仰視圖。
[0021]圖3為本發(fā)明的整個(gè)效果結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖4為本發(fā)明的低通濾波器的散射參數(shù)測(cè)試結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024]本發(fā)明所述的微帶超寬阻帶低通濾波器是制作在雙面覆銅微帶板上，使用機(jī)械刻制、激光刻制、電路板腐蝕等技術(shù)均可容易地制作。本發(fā)明的核心內(nèi)容在于組合多種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出一款性能優(yōu)越的超寬阻帶低通濾波器。
[0025]參見(jiàn)圖1所示，本實(shí)施例所述的微帶超寬阻帶低通濾波器以印刷電路板的方式制作在介電常數(shù)為2.55、厚度為0.8mm的聚四氟乙烯雙面覆銅微帶板I上。所述雙面覆銅微帶板的同一面上分別制作有用于饋入電磁波信號(hào)的輸入端饋線2、用于饋出電磁波信號(hào)的輸出端饋線13、左右鏡像對(duì)稱(chēng)的均勻阻抗諧振器、上下鏡像對(duì)稱(chēng)的階躍阻抗諧振器、連接線(具體為高阻抗連接線)，所述左右鏡像對(duì)稱(chēng)的均勻阻抗諧振器中，每一邊均有一對(duì)上下鏡像對(duì)稱(chēng)的均勻阻抗諧振器，且所述上下鏡像對(duì)稱(chēng)的均勻阻抗諧振器相互連接，具體如圖1所示，左邊設(shè)有上下鏡像對(duì)稱(chēng)的均勻阻抗諧振器3、4，右邊設(shè)有上下鏡像對(duì)稱(chēng)的均勻阻抗諧振器11、12，所述均勻阻抗諧振器3、4、11、12均進(jìn)行折疊彎曲，以減少濾波器的體積，其轉(zhuǎn)角處都進(jìn)行削平，以減少傳輸信號(hào)的反射。在本實(shí)施例中，所述上下鏡像對(duì)稱(chēng)的階躍阻抗諧振器有一對(duì)，每個(gè)階躍阻抗諧振器均由寬窄不一的兩傳輸線構(gòu)成，具體如圖1所示，上邊的階躍阻抗諧振器由傳輸線6、7組成，下邊的階躍阻抗諧振器由傳輸線8、9組成，且上邊的階躍阻抗諧振器較窄的傳輸線7與下邊的階躍阻抗諧振器較窄的傳輸線8連接，同時(shí)，上邊的階躍阻抗諧振器較寬的傳輸線6與下邊的階躍阻抗諧振器較寬的傳輸線9均進(jìn)行折疊彎曲，以減少濾波器的體積，其轉(zhuǎn)角處都進(jìn)行削平，以減少傳輸信號(hào)的反射。此外，本實(shí)施例所述的輸入端饋線2與左邊的均勻阻抗諧振器3、4連接，所述的輸出端饋線13與右邊的均勻阻抗諧振器11、12連接，所述的輸入端饋線2和輸出端饋線13均為50歐姆的匹配阻抗，同時(shí)，所述左邊的均勻阻抗諧振器3、4通過(guò)連接線5連接上下鏡像對(duì)稱(chēng)的階躍阻抗諧振器的傳輸線7、8，所述右邊的均勻阻抗諧振器11、12通過(guò)連接線10連接上下鏡像對(duì)稱(chēng)的階躍阻抗諧振器的傳輸線7、8。
[0026]參見(jiàn)圖2所示，本實(shí)施例所述雙面覆銅微帶板I的另一面上制作有四個(gè)整體呈啞鈴狀的缺陷地結(jié)構(gòu)14、15、16、17，從圖中可知，該缺陷地結(jié)構(gòu)14、15的形狀大小相同，該缺陷地結(jié)構(gòu)16、17的形狀大小相同，且缺陷地結(jié)構(gòu)16、17對(duì)應(yīng)設(shè)在缺陷地結(jié)構(gòu)14、15之間。
[0027]參見(jiàn)圖3所示，充分顯示了本發(fā)明的微帶超寬阻帶低通濾波器的整個(gè)結(jié)構(gòu)效果。
[0028]參見(jiàn)圖4所示，顯示了本微帶超寬阻低通濾波器的散射參數(shù)測(cè)試結(jié)果，其中，橫軸表示本發(fā)明的低通濾波器的信號(hào)頻率，縱軸表示幅度，包括插入損耗(S21)的幅度和回波損耗(S11)的幅度，S21表示通過(guò)本發(fā)明的低通濾波器的信號(hào)的輸入功率與信號(hào)的輸出功率之間的關(guān)系，其相應(yīng)的數(shù)學(xué)函數(shù)為:輸出功率/輸入功率(dB)=20*log|S21|。在本發(fā)明的低通濾波器的信號(hào)傳輸過(guò)程中，信號(hào)的部分功率被反射回信號(hào)源，被反射的功率成為反射功率。S11表示通過(guò)本發(fā)明中四頻濾波器的信號(hào)的輸入功率與信號(hào)的反射功率之間的關(guān)系，其相應(yīng)的數(shù)學(xué)函數(shù)如下:反射功率/入射功率==20*log| S111。
[0029]從圖中可知，該低通濾波器_3dB截止頻率為1.2GHz，通帶內(nèi)插入損耗絕對(duì)值低于
0.3dB,回波損耗絕對(duì)值大于17dB，-20dB阻帶抑制從1.57GHz開(kāi)始，最高超過(guò)30GHz。無(wú)論從插入損耗、回波損耗、選擇性以及阻帶寬度方面都有出色的表現(xiàn)，尤其在阻帶寬度方面。
[0030]在保證截止頻率不變的情況下，調(diào)節(jié)均勻阻抗諧振器3、4、11、12的長(zhǎng)度以及上下階躍阻抗諧振器的阻抗比和長(zhǎng)度可以改變傳輸零點(diǎn)的位置，同時(shí)通過(guò)缺陷地結(jié)構(gòu)的引入，一方面增加連接傳輸線的阻抗，克服因阻抗太高導(dǎo)致傳輸線過(guò)窄而難以加工的困難，另一方面引入額外的兩個(gè)傳輸零點(diǎn)(一種形狀大小產(chǎn)生一個(gè))，通過(guò)合理地安排所有的傳輸零點(diǎn)，配合仿真優(yōu)化，能極大地拓展了濾波器的阻帶。
[0031]以上所述之實(shí)施例子只為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種微帶超寬阻帶低通濾波器，包括雙面覆銅微帶板，其特征在于:所述雙面覆銅微帶板的同一面上分別制作有用于饋入電磁波信號(hào)的輸入端饋線(2)、用于饋出電磁波信號(hào)的輸出端饋線(13)、左右相對(duì)的均勻阻抗諧振器、上下相對(duì)的階躍阻抗諧振器、連接線，所述雙面覆銅微帶板的另一面上制作有缺陷地結(jié)構(gòu)；其中，所述上下相對(duì)的階躍阻抗諧振器相互連接，并對(duì)應(yīng)設(shè)在左右相對(duì)的均勻阻抗諧振器之間，所述左右相對(duì)的均勻阻抗諧振器分別通過(guò)各自相應(yīng)的連接線與所述上下相對(duì)的階躍阻抗諧振器連接，所述輸入端饋線(2)和輸出端饋線(13)分別與相應(yīng)的均勻阻抗諧振器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微帶超寬阻帶低通濾波器，其特征在于:所述輸入端饋線(2)和輸出端饋線(13)均為50歐姆的匹配阻抗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微帶超寬阻帶低通濾波器，其特征在于:所述左右相對(duì)的均勻阻抗諧振器中，每一邊至少有一對(duì)上下相對(duì)的均勻阻抗諧振器，且所述上下相對(duì)的均勻阻抗諧振器相互連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微帶超寬阻帶低通濾波器，其特征在于:每個(gè)階躍阻抗諧振器均由寬窄不一的兩傳輸線構(gòu)成，且所述上下相對(duì)的階躍阻抗諧振器通過(guò)各自相近的傳輸線連接，所述左右相對(duì)的均勻阻抗諧振器通過(guò)連接線與所述階躍阻抗諧振器相靠的傳輸線連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微帶超寬阻帶低通濾波器，其特征在于:所述上下相對(duì)的階躍阻抗諧振器至少有一對(duì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微帶超寬阻帶低通濾波器，其特征在于:所述缺陷地結(jié)構(gòu)的形狀為啞鈴狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種微帶超寬阻帶低通濾波器，其特征在于:所述左右相對(duì)的均勻阻抗諧振器均進(jìn)行折疊彎曲，轉(zhuǎn)角處都進(jìn)行削平。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種微帶超寬阻帶低通濾波器，其特征在于:每個(gè)階躍阻抗諧振器中較寬的傳輸線均進(jìn)行折疊彎曲，轉(zhuǎn)角處都進(jìn)行削平。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微帶超寬阻帶低通濾波器，其特征在于:所述左右相對(duì)的均勻阻抗諧振器鏡像對(duì)稱(chēng)，所述上下相對(duì)的階躍阻抗諧振器鏡像對(duì)稱(chēng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種微帶超寬阻帶低通濾波器，其特征在于:所述上下相對(duì)的均勻阻抗諧振器鏡像對(duì)稱(chēng)。
【文檔編號(hào)】H01P1/203GK103633399SQ201310582748
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】陳付昌, 胡豪濤, 褚慶昕 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)