一種應(yīng)用于PCS WiMAX頻段的雙通帶六邊形濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于PCS & WiMAX頻段的雙通帶六邊形濾波器，屬于濾波器【技術(shù)領(lǐng)域】。該濾波器包括環(huán)狀六邊形諧振器部分、中心枝節(jié)加載部分、耦合線部分、饋線部分、六棱柱體介質(zhì)基板和接地板；所述環(huán)狀六邊形諧振器位于介質(zhì)基板上表面正中心位置，所述中心枝節(jié)加載部分由Y型枝節(jié)及矩形金屬貼片組成；所述耦合線和饋線均位于介質(zhì)基板上表面，其中，耦合線與其對應(yīng)的環(huán)狀六邊形的邊平行，饋線一端接耦合線，另一端接50Ω同軸線內(nèi)導體；所述接地板位于介質(zhì)基板下表面，接50Ω同軸線外導體。本發(fā)明提供的濾波器極大的拓展了有效帶寬，完成了基于WiMAX 3.5GHz標準的設(shè)計，最終，使只具有單個諧振器的濾波器就完成了工作在PCS的1.85～1.99GHz和WiMAX 3.5GHz的3.3～3.6GHz兩個通信系統(tǒng)的設(shè)計標準。
【專利說明】-種應(yīng)用于PCS&WiMAX頻段的雙通帶六邊形濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于濾波器【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種應(yīng)用于PCS&WiMAX 3. 5GHz頻段的雙通帶 六邊形濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代通信的飛速發(fā)展，無線通信系統(tǒng)對電路尺寸和信號質(zhì)量的要求越來越 高。濾波器作為射頻前端提取信號和抑制信號的關(guān)鍵器件，其性能的優(yōu)劣直接影響通訊系 統(tǒng)的各項指標，這對濾波器的設(shè)計提出了非?？量痰闹笜艘?。
[0003] 設(shè)計一款多通帶的帶通濾波器，使其能夠同時滿足多個通信系統(tǒng)標準，不僅可以 實現(xiàn)同款濾波器的多種用途，還可以等價實現(xiàn)濾波器的小型化和集成化。另外，各個通信系 統(tǒng)標準不一，各個通信系統(tǒng)標準的中心頻點之間不存在倍數(shù)關(guān)系，同時，各個通信系統(tǒng)標準 需要的相對帶寬也不盡相同，這就對多通帶濾波器提出了更為苛刻的要求。
[0004] 一方面，鑒于諧振器產(chǎn)生的基模和高次模之間的倍數(shù)關(guān)系，很難有效利用同一個 諧振器產(chǎn)生的基模和高次模產(chǎn)生多通帶濾波器的設(shè)計，所以，目前多數(shù)多通帶濾波器均是 采用多個諧振器分別產(chǎn)生對應(yīng)的通帶進行多通帶濾波器設(shè)計。然而，多個諧振器的同時運 用又會涉及大量的寄生通帶的需要抑制，提高設(shè)計難度，同時，多個諧振器的運用也會增大 濾波器的尺寸。另一方面，在實現(xiàn)單個較寬頻帶帶通濾波的設(shè)計過程中，也較多采用多個諧 振器耦合的方式拓展頻帶或者采用結(jié)構(gòu)微擾的方式產(chǎn)生模式分裂，拓展頻帶。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于PCS&WiMAX 3. 5GHz頻段的雙通帶 六邊形濾波器，該濾波器采用一個諧振器進行雙通帶濾波器的設(shè)計，充分利用環(huán)形諧振器 產(chǎn)生的基模和第二高次模完成雙通帶濾波器的設(shè)計，其中第二通帶由諧振器的第二高次模 及其簡并模和中心枝節(jié)引入模式形成，為三模通帶，極大的拓展了有效帶寬，完成了WiMAX 3. 5GHz標準的設(shè)計，最終，使只具有單個諧振器的濾波器就完成了PCS (1. 85?I. 99GHz)和 WiMAX3. 5GHz兩個通信系統(tǒng)的設(shè)計標準。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] -種應(yīng)用于PCS&WiMAX 3. 5GHz頻段的雙通帶六邊形濾波器，該濾波器包括環(huán)狀 六邊形諧振器部分、中心枝節(jié)加載部分、耦合線部分、饋線部分、六棱柱體介質(zhì)基板和接地 板；所述環(huán)狀六邊形諧振器位于介質(zhì)基板上表面正中心位置，所述中心枝節(jié)加載部分由Y 型枝節(jié)及矩形金屬貼片組成；所述耦合線和饋線均位于介質(zhì)基板上表面，其中，耦合線與其 對應(yīng)的環(huán)狀六邊形的邊平行，饋線一端接耦合線，另一端接50Ω同軸線內(nèi)導體；所述接地 板位于介質(zhì)基板下表面，接50Ω同軸線外導體。
[0008] 進一步，所述六邊形諧振器為邊長為L的正六邊環(huán)狀微帶線，邊長L為16?18mm， 線寬W為0. 65?0. 75mm，該諧振器產(chǎn)生的基模工作在PCS (1. 85?I. 99GHz)標準下，第二 高次模及其中心枝節(jié)協(xié)同產(chǎn)生三模通帶工作在WiMAX 3. 5GHz標準下。
[0009] 進一步，所述中心枝節(jié)加載部分，由兩部分組成：一部分是由環(huán)狀六邊形的不相鄰 的三邊各自的中點引出的微帶線交匯于六邊形中心，形成的Y型枝節(jié)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn) 對稱結(jié)構(gòu)，每個枝節(jié)的線寬均為Wl為0. 1?0. 3mm;另一部分是由Y型結(jié)構(gòu)的每個枝節(jié)上 均有的大小相同的矩形金屬貼片結(jié)構(gòu)組成。
[0010] 進一步，所述中心枝節(jié)加載部分上的矩形金屬貼片，每個矩形金屬貼片的中心 到環(huán)狀正六邊形中心的直線距離L2為9. 5?10. 5mm，每個金屬貼片的長度Ll為3. 5? 4. 5臟，寬度W2為0· 5?0· 7臟。
[0011] 進一步，所述介質(zhì)基板為正六棱柱，上下表面的正六邊形邊長LO為26?28mm，柱 體高度H為1.524mm，材料為RogersR04350B，相對電介質(zhì)常數(shù)3. 48,相對磁導率為1.0,損 耗正切角值0.0037;其中環(huán)狀六邊形諧振器部分、中心枝節(jié)加載部分、耦合線部分、饋線部 分位于該正六棱柱的介質(zhì)基板的上表面，介質(zhì)基板的下表面為接地面。
[0012] 進一步，所述耦合線部分位于環(huán)形諧振器的左下和右下側(cè)，與諧振器之間的垂直 距離為0. 1?0. 3_，耦合線寬度W3為0. 1?0. 3_，長度和環(huán)狀六邊形諧振器的邊長相同， L為 16 ?18mmη
[0013] 進一步，所述饋線部分，長度Length為7· 5?8.5mm，饋線寬度W4為3·2?3.6mm。
[0014] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明運用于PCS&WiMAX3. 5GHz頻段的雙通帶六邊形 濾波器具有如下顯著優(yōu)點：一方面：相比于一般的采用兩個諧振器設(shè)計雙通帶濾波器的設(shè) 計思路，本設(shè)計充分利用一個諧振器及其內(nèi)部中心枝節(jié)加載結(jié)構(gòu)實現(xiàn)雙通帶濾波，通過減 少諧振器的個數(shù)，充分實現(xiàn)的該濾波器的小型化；另一方面：WiMX3. 5GHz頻段的相對帶 寬為8. 7 %，現(xiàn)有的濾波器在單獨實現(xiàn)WiMX3. 5GHz頻段濾波的設(shè)計中，相當部分的濾波 器依舊常用了多個諧振器耦合的方法拓寬頻帶或者采用結(jié)構(gòu)微擾的方法產(chǎn)生多模結(jié)構(gòu)拓 寬頻帶，然而，本設(shè)計通過加載的Y型枝節(jié)結(jié)構(gòu)引入了介于基模和第二高次模之間的工作 模式，并通過Y型枝節(jié)上的矩形金屬貼片結(jié)構(gòu)改變該引入模式的工作頻率向第二高次模的 頻率靠近，采用模式微擾的方法，實現(xiàn)了第二高次模的模式分裂與引入模式和第二高次模 之間的良好耦合，極有效的拓展了第二通帶的帶寬，從而實現(xiàn)了WiMAX3. 5GHz頻段的三模 帶通濾波形式，滿足了WiMX3. 5GHz頻段的設(shè)計指標。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行 說明：
[0016] 圖1為本發(fā)明所述的雙通帶濾波器的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明所述的雙通帶濾波器的主視圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明所述的雙通帶濾波器的側(cè)視圖；
[0019] 圖4為本發(fā)明所述的雙通帶濾波器的HFSS的S參數(shù)仿真結(jié)果；
[0020] 其中：1、六棱柱體介質(zhì)基板；2、環(huán)狀六邊形諧振器部分；3、中心枝節(jié)加載部分之Y 型枝節(jié)結(jié)構(gòu)；4、中心枝節(jié)加載部分之矩形金屬貼片部分；5、耦合線部分；6、饋線部分。
【具體實施方式】
[0021] 下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。
[0022] 本發(fā)明所述的一種應(yīng)用于PCS&WiMAX3. 5GHz頻段的雙通帶六邊形濾波器的整體 結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。該濾波器包括六棱柱體介質(zhì)基板1 ;環(huán)狀六邊形諧振器部分2 ;中心枝 節(jié)加載部分3之Y型枝節(jié)結(jié)構(gòu)；中心枝節(jié)加載部分之矩形金屬貼片部分4 ;稱合線部分5 ;饋 線部分6。六棱柱體介質(zhì)基板厚度表示為H，采用材料RogersR04350B，其介電常數(shù)為3. 48， 相對磁導率1. 0,損耗正切值為0. 0037。諧振器部分、中心枝節(jié)加載部分、耦合線部分、饋線 部分厚度均相同。仿真得到濾波器的最優(yōu)尺寸如表1所示。
[0023] 所述環(huán)狀六邊形諧振器部分2 ;中心枝節(jié)加載部分之Y型枝節(jié)結(jié)構(gòu)3;中心枝節(jié)加 載部分之矩形金屬貼片部分4 ;耦合線部分5 ;饋線部分6均位于六棱柱介質(zhì)基板的上表 面，接地板位于介質(zhì)基板的下表面。
[0024] 所述環(huán)狀正六邊形諧振器2的外環(huán)邊長L為16?18mm，線寬W為0. 65?0. 75mm， 位于介質(zhì)基板上表面的正中心位置，用于產(chǎn)生基模中心頻率在1.94GHz的諧振頻率，其第 二高次諧波的頻率可由3、4組成的中心加載枝節(jié)進行加大范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)。在2、環(huán)形諧 振器中未加入中心枝節(jié)的情況下，基模頻率位于I. 94GHz時，第二高次模的中心頻率位于 3. 85GHz左右，本設(shè)計的一大難點就是如何在保證基模通帶覆蓋PCS(1. 85?I. 99GHz)標 準的情況下，降低該諧振器產(chǎn)生的第二高次模的中心頻率至3. 45GHz，并且形成8. 7%的相 對帶寬要求，覆蓋WiMX3. 5GHz(3. 3?36.GHz)頻段。本設(shè)計通過加入3、Y型枝節(jié)線引 入基模和第二高次之間的工作模式，通過4、矩形貼片實現(xiàn)該引入工作模式的頻率和諧振 器第二高次模的頻率的加大范圍調(diào)節(jié)，最后在整個3、4組成的中心枝節(jié)加載部分的共同作 用下，實現(xiàn)引入模式和第二高次模之間良好耦合，并產(chǎn)生第二高次模的模式分離，保證了基 模中心頻率不變的情況下，實現(xiàn)了濾波器的第二個通帶在3. 3?3. 6GHz頻率的設(shè)計。3、Y 型枝節(jié)的線寬Wl為0. 1?0. 3mm，4、矩形貼片的長度Ll為3. 5?4. 5mm，寬度W2為0. 5? 0. 7mm，每個矩形金屬貼片的中心到環(huán)狀正六邊形中心的直線距離L2為9. 5?10. 5mm。
[0025] 所述耦合線部分5分別位于諧振器2的左下和右下側(cè)，距離諧振器外環(huán)的垂直距 離gap為0· 1?0· 2mm，寬度為W3為0· 2?0· 3mm，長度為L，與環(huán)狀六邊形的邊平行等長。
[0026] 所述饋線部分6,一段接耦合線中點位置，另一端接同軸線的內(nèi)導體部分，饋線的 長度Length為7. 5?8.5mm，饋線寬度W4為3. 4?3.5mm，由通帶中心頻率、基板參數(shù)、貼 片厚度等通過計算得到。
[0027] 使用高頻電磁仿真軟件HFSS13.0對上述建立的天線結(jié)構(gòu)模型進行仿真實驗，得 出電小天線結(jié)構(gòu)尺寸最優(yōu)值如表1所示。
[0028] 表IHFSS13. 0仿真得雙通帶濾波器最優(yōu)尺寸
[0029]
【權(quán)利要求】
1. 一種應(yīng)用于PCS&WiMAX 3. 5GHz頻段的雙通帶六邊形濾波器，其特征在于：該濾波器 包括環(huán)狀六邊形諧振器部分、中心枝節(jié)加載部分、耦合線部分、饋線部分、六棱柱體介質(zhì)基 板和接地板；所述環(huán)狀六邊形諧振器位于介質(zhì)基板上表面正中心位置，所述中心枝節(jié)加載 部分由Y型枝節(jié)及矩形金屬貼片組成；所述耦合線和饋線均位于介質(zhì)基板上表面，其中，耦 合線與其對應(yīng)的環(huán)狀六邊形的邊平行，饋線一端接耦合線，另一端接50 Q同軸線內(nèi)導體； 所述接地板位于介質(zhì)基板下表面，接50 Q同軸線外導體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于PCS&WiMAX 3. 5GHz頻段的雙通帶六邊形濾波器， 其特征在于：所述六邊形諧振器為邊長為L的正六邊環(huán)狀微帶線，邊長L為16?18_，線 寬W為0. 65?0. 75mm，該諧振器產(chǎn)生的基模工作在PCS (1. 85?1. 99GHz)標準下，第二高 次模及其中心枝節(jié)協(xié)同產(chǎn)生三模通帶工作在WiMAX 3. 5GHz (3. 3?3. 6GHz)標準下。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于PCS&WiMAX 3. 5GHz頻段的雙通帶六邊形濾波器， 其特征在于：所述中心枝節(jié)加載部分，由兩部分組成：一部分是由環(huán)狀六邊形的不相鄰的 三邊各自的中點引出的微帶線交匯于六邊形中心，形成的Y型枝節(jié)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)對 稱結(jié)構(gòu)，每個枝節(jié)的線寬均為W1為0. 1?0. 3mm ;另一部分是由Y型結(jié)構(gòu)的每個枝節(jié)上均 有的大小相同的矩形金屬貼片結(jié)構(gòu)組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種應(yīng)用于PCS&WiMAX 3. 5GHz頻段的雙通帶六邊形濾波器， 其特征在于：所述中心枝節(jié)加載部分上的矩形金屬貼片，每個矩形金屬貼片的中心到環(huán)狀 正六邊形中心的直線距離L2為9. 5?10. 5mm，每個金屬貼片的長度L1為3. 5?4. 5mm，寬 度 W2 為 0? 5 ?0? 7mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于PCS&WiMAX 3. 5GHz頻段的雙通帶六邊形濾波器， 其特征在于：所述介質(zhì)基板為正六棱柱，上下表面的正六邊形邊長L0為26?28mm，柱體高 度H為1. 524mm，材料為Rogers R04350B，相對電介質(zhì)常數(shù)3. 48,相對磁導率為1.0,損耗正 切角值0.0037;其中環(huán)狀六邊形諧振器部分、中心枝節(jié)加載部分、耦合線部分、饋線部分位 于該正六棱柱的介質(zhì)基板的上表面，介質(zhì)基板的下表面為接地面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于PCS&WiMAX 3. 5GHz頻段的雙通帶六邊形濾波器， 其特征在于：所述耦合線部分位于環(huán)形諧振器的左下和右下側(cè)，與諧振器之間的垂直距離 為0. 1?0. 3mm，稱合線寬度W3為0. 1?0. 3mm，長度和環(huán)狀六邊形諧振器的邊長相同，L為 16 ?18mm〇
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于PCS&WiMAX 3. 5GHz頻段的雙通帶六邊形濾波器， 其特征在于：所述饋線部分，長度Length為7. 5?8. 5mm，饋線寬度W4為3. 2?3. 6mm。
【文檔編號】H01P1/203GK104332683SQ201410671970
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】唐明春, 石婷 申請人:重慶大學