一種三通帶矩形波導(dǎo)帶通濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種帶通濾波器，尤其是一種三通帶矩形波導(dǎo)帶通濾波器，屬于無線通訊領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線通訊技術(shù)尤其是LTE為代表的4G通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，一方面頻譜資源越來越稀缺，另一方面，對(duì)頻譜利用率的要求越來越高，這對(duì)射頻器件提出了更高的要求。對(duì)濾波器而言，多通帶濾波器的優(yōu)點(diǎn)在于能將不同頻段的濾波要求在同一個(gè)濾波器上實(shí)現(xiàn)，可以簡化電路結(jié)構(gòu)，使電路小型化，降低制作成本，這非常符合現(xiàn)在通訊技術(shù)的發(fā)展要求。
[0003]矩形波導(dǎo)是最早被用來設(shè)計(jì)射頻器件的單元之一，在早期因其模式簡單、低損耗、低輻射、高Q值、高功率容量等特性而被廣泛使用，尤其是在軍事航天領(lǐng)域等，其缺點(diǎn)是制作成本高、結(jié)構(gòu)笨拙、不易集成等。但二十世紀(jì)中后期以來，隨著平面技術(shù)的快速發(fā)展，平面微帶結(jié)構(gòu)以其低成本、制作簡單的優(yōu)勢(shì)而吸引了更多研宄人員的關(guān)注，采用平面微帶結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)微波器件的也越來越多。在多通帶濾波器研宄領(lǐng)域上，研宄的主流結(jié)構(gòu)仍然是平面微帶結(jié)構(gòu)，但平面微帶結(jié)構(gòu)有其自身的缺點(diǎn)，例如插損大、易輻射、功率容量低等，比起這些，矩形波導(dǎo)的優(yōu)勢(shì)不言而喻，因此研宄矩形波導(dǎo)非常有其必要性。
[0004]據(jù)調(diào)查與了解，已經(jīng)公開的采用平面結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)三通帶帶通濾波器的現(xiàn)有技術(shù)如下:
[0005]I)第一種研宄較多的用來設(shè)計(jì)三通帶帶通濾波器的基本結(jié)構(gòu)如圖1a所示，它是褚慶昕教授在2008年所提出的技術(shù)；利用這種三枝節(jié)SIR型結(jié)構(gòu)，可以通過理論計(jì)算設(shè)計(jì)出在任意頻點(diǎn)的三通帶濾波器，而圖1b則是在該結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上作出了一點(diǎn)改動(dòng)，通過在輸入輸出端口增加耦合線的長度來增加了三個(gè)傳輸零點(diǎn)，圖1c是改動(dòng)之前和之后的S21仿真結(jié)果對(duì)比圖。
[0006]2)第二種設(shè)計(jì)多通帶帶通濾波器的方法是采用多模諧振器的概念，一種結(jié)構(gòu)如圖2a所示，該結(jié)構(gòu)單元通過加載枝節(jié)，得到一個(gè)模式可控的三模諧振器單元。這是劉海文于 2013 年在 IEEE TRANSACT1NS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY 發(fā)表的題為《Compact Triple-Band High-Temperature Superconducting Filter Using MultimodeStub-Loaded Resonator for ISM，WiMAX，and WLAN Applicat1ns》文章中所提出的。利用該單元結(jié)構(gòu)，可設(shè)計(jì)出在任意頻點(diǎn)的三通帶帶通濾波器，得到的濾波器結(jié)構(gòu)如圖2b所示，為了使結(jié)構(gòu)緊湊，該結(jié)構(gòu)將圖2a所示的單元作出一些改動(dòng)，圖2c是它的仿真結(jié)果。
[0007]3)第三種用來設(shè)計(jì)多通帶濾波器的方法是利用諧振器高次諧波，如圖3a所示的環(huán)形諧振器單元，在該環(huán)形圓內(nèi)，給一個(gè)微擾可以分離出兩個(gè)模式，利用這種特性，祝雷等人提出了圖3b所示的三通帶帶通濾波器，該濾波器利用一次諧振模式、二次諧波和三次諧波所形成的的三個(gè)通帶，設(shè)計(jì)了一款三通帶帶通濾波器，圖3c是它的仿真和測(cè)試結(jié)果。
[0008]4)第四種方法是在一個(gè)較寬的通帶中，通過插入兩個(gè)傳輸零點(diǎn)來形成三個(gè)通帶。Sherif A.Shakib 等人在 2012 年歐洲微波會(huì)議(Proceedings of the 42nd EuropeanMicrowave Conference)上發(fā)表的文章《A Compact Triple-band Bandpass Filter Basedon Ha If-mode Substrate Integrated Waveguides》中米用了此種方法。這種方法利用了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)濾波器綜合法，采用HSIW來實(shí)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)，如圖4a所示，而圖4b是其仿真和測(cè)試結(jié)果。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種三通帶矩形波導(dǎo)帶通濾波器，該濾波器結(jié)構(gòu)簡單，克服了傳統(tǒng)微帶寬帶濾波器損耗大、Q值低的缺點(diǎn)，具有選擇性高、插損小、低輻射等特點(diǎn)，能夠很好地滿足現(xiàn)代多頻帶通信的要求。
[0010]本實(shí)用新型的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0011]一種三通帶矩形波導(dǎo)帶通濾波器，其特征在于:包括矩形波導(dǎo)、第一介質(zhì)板和第二介質(zhì)板，所述第一介質(zhì)板將矩形波導(dǎo)的頂部覆蓋，所述第二介質(zhì)板將矩形波導(dǎo)的底部覆蓋；所述第一介質(zhì)板的頂面設(shè)有第一微帶線，底面設(shè)有第一槽線；所述第二介質(zhì)板的頂面設(shè)有第二槽線，底面設(shè)有第二微帶線；所述第一槽線連接有第一金屬探針，所述第二槽線連接有第二金屬探針，所述第一金屬探針向下延伸至矩形波導(dǎo)內(nèi)，所述第二金屬探針向上延伸至矩形波導(dǎo)內(nèi)，使矩形波導(dǎo)內(nèi)形成三個(gè)通帶。
[0012]作為一種實(shí)施方案，所述第一槽線與第二槽線之間完全對(duì)稱，所述第一金屬探針與第二金屬探針之間完全對(duì)稱。
[0013]作為一種實(shí)施方案，所述第一微帶線和第二微帶線的形狀均為矩形，且第一微帶線與第二微帶線的長度、寬度相一致，所述第一微帶線橫向設(shè)置在第一介質(zhì)板的頂面，且其中一端作為端口，所述第二微帶線橫向設(shè)置在第二介質(zhì)板的底面，且其中一端作為端口。
[0014]作為一種實(shí)施方案，所述第一微帶線的端口位于第一介質(zhì)板的左邊緣處，所述第二微帶線的端口位于第二介質(zhì)板的右邊緣處。
[0015]作為一種實(shí)施方案，所述第一槽線和第二槽線的形狀均為矩形。
[0016]作為一種實(shí)施方案，所述第一金屬探針和第二金屬探針的形狀均為折疊形。
[0017]作為一種實(shí)施方案，所述第一槽線傾斜設(shè)置在第一介質(zhì)板的底面上，所述第二槽線傾斜設(shè)置在第二介質(zhì)板的頂面上。
[0018]作為一種實(shí)施方案，所述第一槽線和第二槽線的傾斜角度均為45度。
[0019]作為一種實(shí)施方案，所述矩形波導(dǎo)、第一微帶線和第二微帶線均采用金屬材料構(gòu)成。
[0020]作為一種實(shí)施方案，所述矩形波導(dǎo)內(nèi)填充有空氣。
[0021]本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果:
[0022]1、本實(shí)用新型基于矩形波導(dǎo)模式簡單的特點(diǎn)，利用矩形波導(dǎo)內(nèi)的三個(gè)模式設(shè)計(jì)出一個(gè)三通帶帶通濾波器，設(shè)計(jì)出的濾波器具有矩形波導(dǎo)低損耗、高Q值、高功率容量等特點(diǎn)，并且三通帶之間具有兩個(gè)傳輸零點(diǎn)，提高了選擇性，能夠很好地滿足現(xiàn)代多頻帶通信的要求。
[0023]2、本實(shí)用新型的帶通濾波器在矩形波導(dǎo)的頂部和底部分別連接介質(zhì)板，在兩塊介質(zhì)板的兩面分別設(shè)置微帶線和槽線，并增加一對(duì)與槽線連接、延伸至矩形波導(dǎo)內(nèi)的金屬探針，這樣可以激勵(lì)出矩形波導(dǎo)內(nèi)的三個(gè)模式，從而形成三個(gè)通帶。
[0024]3、本實(shí)用新型的三通帶帶通濾波器在槽線傾斜角度為45度時(shí)，通過仿真結(jié)果可以看到在2.949GHz,2.998GHz和3.037GHz處形成了三個(gè)通帶，通帶內(nèi)的回波損耗都在-15dB以下，最大插損小于ldB，在2.974GHz和3.02GHz處的兩個(gè)傳輸零點(diǎn)極大地改善了通帶的矩形度，也即是改善了濾波器的選擇性。
【附圖說明】
[0025]圖1a為三枝節(jié)SIR型多模諧振器示意圖。
[0026]圖1b為利用圖1a中諧振器設(shè)計(jì)的三通帶帶通濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖1c為圖1b的濾波器改動(dòng)前后的S21仿真結(jié)果對(duì)比圖。
[0028]圖2a為枝節(jié)加載型多模諧振器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2b為利用圖2a中諧振器設(shè)計(jì)的三通帶帶通濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2c為圖2b的仿真結(jié)果圖。
[0031]圖3a為環(huán)形多模諧振器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖3b為利用圖3a中諧振器設(shè)計(jì)的三通帶帶通濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖3c為圖3b的仿真和測(cè)試結(jié)果圖。
[0034]圖4a為采用HSIW結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三通帶帶通濾波器結(jié)構(gòu)圖。
[0035]圖4b為圖4a的仿真和測(cè)試結(jié)果圖。
[0036]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例1的帶通濾波器基本結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖6為圖5的帶通濾波器結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0038]圖7為圖5的帶通濾波器結(jié)構(gòu)仰視圖。
[0039]圖8為圖5的帶通濾波器結(jié)構(gòu)正視圖。
[0040]圖9為圖5的帶通濾波器結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
[0041]圖10為圖5的帶通濾波器中第一介質(zhì)板的底面示意圖。
[0042]圖11為圖5的帶通濾波器在不同偏轉(zhuǎn)角dl下的仿真結(jié)果圖。
[0043]圖12為本實(shí)用新型實(shí)施例1增加金屬探針后的帶通濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖13為圖12的帶通濾波器結(jié)構(gòu)正視圖。
[0045]圖14為圖12的帶通濾波器結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
[0046]圖15為圖12的帶通濾波器在不同偏轉(zhuǎn)角dl下的仿真結(jié)果圖。
[0047]圖16為圖12的帶通濾波器在偏轉(zhuǎn)角dl為45度下的仿真結(jié)果圖。
[0048]其中，1-矩形波導(dǎo)，2-第一介質(zhì)板，3-第二介質(zhì)板，4-第一微帶線，5-第一槽線，6-第