一種基于新型王字型多模諧振器的微帶超寬帶帶通濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于超寬帶通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于新型王字型多模諧振器的微 帶超寬帶帶通濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在2002年，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC)將3. 1GHz~10. 6GHz之間的頻段開(kāi)放為 通信領(lǐng)域的應(yīng)用。因?yàn)槠涓邆鬏斔俾屎偷蛡鬏敁p耗等優(yōu)點(diǎn)，超寬帶通信受到了廣泛的重視 并得到了迅猛的發(fā)展。作為超寬帶通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件，超寬帶帶通濾波器的性能決定 了系統(tǒng)的整體性能。然而，設(shè)計(jì)小型化、高性能和低成本的濾波器仍是一大挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有超寬帶帶通濾波器的不足，提供了一種微帶超寬帶 帶通濾波器。該濾波器尺寸較小，容易調(diào)試，且具有良好的頻率性能。
[0004] 典型微帶線的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括三層。第I層是金屬上覆層，第II層是 介質(zhì)基片，第III層是金屬下覆層。本發(fā)明所述的微帶超寬帶帶通濾波器的結(jié)構(gòu)如圖2所 示。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述的微帶超寬帶帶通濾波器，所采用的技術(shù)方案是：在微帶線的金屬 上覆層（即第I層）刻蝕如圖3所示的圖案。其特征在于：開(kāi)路傳輸線節(jié)31和開(kāi)路傳輸線 節(jié)36分別連接到平行耦合線節(jié)32,平行耦合線節(jié)32的一端連接開(kāi)路傳輸線節(jié)33,平行耦 合線節(jié)32的另外一端連接平行耦合線節(jié)34和平行耦合線節(jié)35,構(gòu)成一個(gè)王字型多模諧振 器。輸入饋線1通過(guò)一個(gè)漸變阻抗傳輸線節(jié)11，再由所連接的傳輸線節(jié)15和傳輸線節(jié)16 與這個(gè)多模諧振器進(jìn)行輸入能量耦合。輸出饋線2通過(guò)一個(gè)漸變阻抗傳輸線節(jié)21，再由所 連接的傳輸線節(jié)25和傳輸線節(jié)26與這個(gè)多模諧振器進(jìn)行能量耦合。為了改善輸入阻抗匹 配，在輸入饋線1處連接了一個(gè)短路傳輸線節(jié)12 (通過(guò)金屬化通孔13來(lái)實(shí)現(xiàn)短路）和一個(gè) 開(kāi)路傳輸線節(jié)14。為了改善輸出阻抗匹配，在輸出饋線2處連接了一個(gè)短路傳輸線節(jié)22(通 過(guò)金屬化通孔23來(lái)實(shí)現(xiàn)短路）和一個(gè)開(kāi)路傳輸線節(jié)24。
[0005] 本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有的濾波器相比，本發(fā)明的濾波器所含的王字型諧振 器是一個(gè)多模諧振器。所構(gòu)成的濾波器的帶寬可以覆蓋超寬帶頻率范圍，具有通帶內(nèi)的回 波損耗較低、通帶的頻率選擇較好、帶外抑制好、尺寸小等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 圖1是本發(fā)明用于加工微帶濾波器的復(fù)合材料層。
[0007] 圖2是本發(fā)明所述超寬帶帶通濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008] 圖3是本發(fā)明所述超寬帶帶通濾波器的正面視圖。
[0009] 圖4是本發(fā)明所述王字型多模諧振器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010] 圖5是本發(fā)明所述王字型多模諧振器的說(shuō)明圖。
[0011]圖6(a)是本發(fā)明所述王字型多模諧振器的奇模等效電路。
[0012] 圖6(b)是本發(fā)明所述王字型多模諧振器的偶模等效電路。
[0013] 圖7是本發(fā)明所述王字型多模諧振器的結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)注。
[0014] 圖8是改變王字型多模諧振器的結(jié)構(gòu)參數(shù)14對(duì)于其諧振特性的影響。
[0015] 圖9是本發(fā)明所述微帶超寬帶帶通濾波器的結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)注。
[0016] 圖10是針對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的S參數(shù)仿真和測(cè)試結(jié)果。
[0017] 圖11是針對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的群時(shí)延仿真和測(cè)試結(jié)果。
[0018] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：金屬上覆層I，介質(zhì)基片II，金屬下覆層III、輸入饋線1、漸變阻抗 傳輸線節(jié)11、短路傳輸線節(jié)12 (短路由金屬化通孔13來(lái)實(shí)現(xiàn)）、開(kāi)路傳輸線節(jié)14、開(kāi)路傳輸 線節(jié)15、開(kāi)路傳輸線節(jié)16、開(kāi)路傳輸線節(jié)31、平行耦合線節(jié)32、開(kāi)路傳輸線節(jié)33、平行耦合 線節(jié)34、平行親合線節(jié)35、開(kāi)路傳輸線節(jié)36、開(kāi)路傳輸線節(jié)26、開(kāi)路傳輸線節(jié)25、開(kāi)路傳輸 線節(jié)24、短路傳輸線節(jié)22 (短路由金屬化通孔23來(lái)實(shí)現(xiàn)）、漸變阻抗傳輸線節(jié)21、輸出饋線 2〇
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。實(shí)施例的正面如圖3所示，在微帶的金屬上覆層I內(nèi)包括如下圖案：輸入饋線1、漸變 阻抗傳輸線節(jié)11、短路傳輸線節(jié)12 (通過(guò)金屬化通孔13來(lái)實(shí)現(xiàn)短路）、開(kāi)路傳輸線節(jié)14、開(kāi) 路傳輸線節(jié)15、開(kāi)路傳輸線節(jié)16、開(kāi)路傳輸線節(jié)31、平行耦合線節(jié)32、開(kāi)路傳輸線節(jié)33、平 行親合線節(jié)34、平行親合線節(jié)35、開(kāi)路傳輸線節(jié)36、開(kāi)路傳輸線節(jié)26、開(kāi)路傳輸線節(jié)25、開(kāi) 路傳輸線節(jié)24、短路傳輸線節(jié)22 (通過(guò)金屬化通孔23來(lái)實(shí)現(xiàn)短路）、漸變阻抗傳輸線節(jié)21 及輸出饋線2。其特征在于：開(kāi)路傳輸線節(jié)31和開(kāi)路傳輸線節(jié)36分別連接到平行耦合線 節(jié)32,平行耦合線節(jié)32的一端連接開(kāi)路傳輸線節(jié)33,平行耦合線節(jié)32的另外一端連接平 行耦合線節(jié)34和平行耦合線節(jié)35,構(gòu)成一個(gè)多模諧振器，如圖4所示。輸入饋線1通過(guò)一 個(gè)漸變阻抗傳輸線節(jié)11，再由所連接的開(kāi)路傳輸線節(jié)15和開(kāi)路傳輸線節(jié)16與這個(gè)多模諧 振器進(jìn)行輸入能量耦合。輸出饋線2通過(guò)一個(gè)漸變阻抗傳輸線節(jié)21，再由所連接的開(kāi)路傳 輸線節(jié)25和開(kāi)路傳輸線節(jié)26與這個(gè)多模諧振器進(jìn)行能量耦合。為了改善輸入阻抗匹配， 在輸入饋線1處連接了一個(gè)短路傳輸線節(jié)12 (通過(guò)金屬化通孔13來(lái)實(shí)現(xiàn)短路）和一個(gè)開(kāi) 路傳輸線節(jié)14。為了改善輸出阻抗匹配，在輸出饋線2處連接了一個(gè)短路傳輸線節(jié)22 (通 過(guò)金屬化通孔23來(lái)實(shí)現(xiàn)短路）和一個(gè)開(kāi)路傳輸線節(jié)24。
[0020] 為了進(jìn)一步的證明本發(fā)明結(jié)構(gòu)的非顯而易見(jiàn)性，下面針對(duì)實(shí)施例進(jìn)行深入分析。 本發(fā)明所述濾波器基于一個(gè)王字型多模諧振器，此多模諧振器的結(jié)構(gòu)如圖4所示，開(kāi)路傳 輸線節(jié)31和開(kāi)路傳輸線節(jié)36分別連接到平行耦合線節(jié)32,平行耦合線節(jié)32的一端連接開(kāi) 路傳輸線節(jié)33,平行耦合線節(jié)32的另外一端連接平行耦合線節(jié)34和平行耦合線節(jié)35,構(gòu) 成此王字型多模諧振器多模諧振器。如圖5所示，該多模諧振器關(guān)于中心平面PP'是左右 對(duì)稱的，故可以采用奇偶模分析方法來(lái)分析它的諧振特性。
[0021] 為了簡(jiǎn)化分析，忽略了邊緣寄生電容等非主要效應(yīng)。同時(shí)，由于耦合線的彎折處對(duì) 結(jié)果影響較小，也進(jìn)行了忽略。如果在圖5的中心平面PP'處放置短路面，則得到多模諧振 器的奇模等效電路，如圖6 (a)所示；如果在中心平面PP'處放置開(kāi)路面，則得到多模諧振器 的偶模等效電路，如圖6(b)所示。為下面分析方便，設(shè)0 :、02、03、04、05和0 6分別是 圖5中所示各個(gè)傳輸線節(jié)的電長(zhǎng)度。另外，設(shè)Yi是電長(zhǎng)度為0 i的傳輸線節(jié)的特征導(dǎo)納；Y2c] 和￥&是電長(zhǎng)度為0 2的平行耦合線節(jié)的奇模和偶模特征導(dǎo)納；Y3c]和Y&是電長(zhǎng)度為0 3的 平行耦合線節(jié)的奇模和偶模特征導(dǎo)納；Y4是電長(zhǎng)度為0 4的傳輸線節(jié)的特征導(dǎo)納；Y5c]和Y& 是電長(zhǎng)度為9 5的平行耦合線節(jié)的奇模和偶模特征導(dǎo)納；Y6是電長(zhǎng)度為0 6的傳輸線節(jié)的特 征導(dǎo)納; Yinol、Yino2、Yino3、Yino4 和Y inc]是圖6 (a)中所示的各個(gè)位置處的輸入導(dǎo)納；Y inel > Yine2 > Y_3、Y1M4和是圖6(b)中所示的各個(gè)位置處的輸入導(dǎo)納。由圖6(a)所示的奇模等效電 路，可以得到從左端看入奇模等效電路的奇模輸入導(dǎo)納￥_為
[0030] 讓Yinc]= 0即可確