专利名称：一种具有带阻特性的超宽带带通滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有带阻特性的超宽带带通滤波器，属微波传输器件技术领域。
背景技术：
自美国联邦通信协会(FCC) 2002年为室内以及手持通信系统授权使用超宽带 (UffB) (3. 1-10. 6GHz)以来，低成本的超宽带无线通信系统被认为是最具潜力的军用以及商 用的通信系统。作为通信系统中非常重要的无源器件之一，超宽带受到了学术界的广泛关 注。如何设计低损耗，小体积，高性能的超宽带滤波器成为了近几年以来的热点问题。而我 国超宽带无线通信技术还处于起步阶段。微带多模谐振器是一种用来实现超宽带滤波器的 常用谐振器，但是由于谐振器和输入/输出馈线间所需要的强耦合对加工精度要求苛刻， 因此在现有一般加工精度条件下，实现这种所需要的强耦合，是超宽带滤波器设计的一个 难点。同时，由于超宽带频带内包含了 WLAN 5. 2GHz频段，因此要求新型的超宽带滤波器必 须采用有效的措施，在通带内形成阻带来抑制这个频段的信号。
发明内容
本发明的目的是，为了采用较为简单的方法来实现高性能的微波滤波器，本发明 提出一种新型微波带通滤波器结构，在超宽通带内产生阻带，并且不增加整个电路的体积， 提高了滤波器的特性。本发明的技术方案是，本发明微波带通滤波器由三个微带开环谐振器、一个缺陷 的阶跃阻抗谐振器以及输入/输出馈线组成。所述的三个微带开环谐振器具有相同的谐振 频率，正对耦合在缺陷的阶跃阻抗谐振器上，降低了滤波器的体积。开环形谐振器间的距离 可以改变，它们之间的耦合，在滤波器的上通带上产生阻带，有效降低了超宽带通信系统与 无线局域网系统间的干扰。本发明滤波器由蚀刻在接地面上的缺陷阶跃阻抗谐振器(Defected Stepped-Impedance Resonator, DSIR)和三个微带开环谐振器构成；所述的缺陷阶跃阻抗 谐振器与输入/输出馈线在不同平面上，并且输入/输出馈线与缺陷阶跃阻抗谐振器正交 排列；加载的三个微带方形开环谐振器与缺陷阶跃阻抗谐振器位于不同的电路层上，其位 置处于缺陷阶跃阻抗谐振器的正上方，输入输出馈线之间。本发明所述的微带开环谐振器，其电长度为谐振器中心频率半波长(其谐振频率 5. 25GHz的半波长)，裂口宽度近似等于谐振器微带宽度；缺陷阶跃阻抗谐振器的总电长度 为超宽带中心频率一个波长(即超宽带中心频率6. 85GHz的一个波长)。本发明的三个微带开环谐振器正对耦合在缺陷阶跃阻抗谐振器上，输入输出馈线 与缺陷阶跃阻抗谐振器正交耦合；本发明采用的缺陷阶跃阻抗三模谐振器，是一个蚀刻在 接地面上的缺陷谐振器，其三个模式同时在超宽带带宽内；由于实现超宽带需要很强的外 部耦合，本发明采用输入和输出耦合在上，谐振器在下的排列方式，可以方便的实现电路所 需要的强耦合；且本发明在不增加电路体积的前提下，采用开环谐振器与缺陷阶跃阻抗谐
3振器的正对耦合，产生了传输零点，形成了一个阻带，有效地抑制了无线局域网信号。本发明与现有技术比较的有益效果是，本发明采用缺陷地阶跃阻抗多模谐振器， 谐振器和耦合馈线在不同平面上，因此相互耦合强度可以方便控制；通过层间排列方式，在 缺陷地谐振器的正上层加载的开环谐振器，产生一个阻带，从而在不增加滤波器的体积的 前提下，实现了阻带特性；缺陷阶跃阻抗谐振器通过输入/输出馈线的正交耦合后，产生了 非常大的相对带宽，并且上下阻带特性良好。
图1是微波滤波器的结构图；图2是微带开环谐振器的结构图；图3是缺陷的阶跃阻抗谐振器的结构图；图中1是缺陷的阶跃阻抗谐振器；2、3、4是方形开环谐振器；5和6分别是特性阻 抗为50欧姆的输入端口和输出端口 ；7是输入/输出馈线间的距离；8为微带开环形谐振器 与缺陷的阶跃阻抗谐振器的垂直距离；9和10分别为微带开环形谐振器与输入输出馈线以 及三个微带开环形谐振器之间的水平距离；11为缺陷的阶跃阻抗谐振器与输入输出馈线 端的垂直距离。
具体实施例方式本发明实施例带通滤波器如图3所示，由接地面的缺陷阶跃阻抗谐振器1与输入 5/输出6馈线正交耦合组成，再在缺陷阶跃阻抗谐振器上加三个微带开环谐振器2、3、4正 对耦合。图2所示是一种微带开环谐振器，该谐振器产生阻带；图3是一种缺陷阶跃阻抗谐 振器，该谐振器产生超宽通带。信号由输入端口 5输入，通过馈线与缺陷阶跃阻抗谐振器耦合，由于缺陷阶跃阻 抗谐振器是多模谐振器，因此正交强耦合使其产生了一个很宽的通带。缺陷阶跃阻抗谐振 器的总电长度为一个波长(超宽带中心频率6. 85GHz的一个波长)。中间大阻抗部分为半 波长，两边小阻抗部分分别为四分之一波长。其阻抗比要求在2左右，也就是宽度比在4. 4 左右。而三个微带开环谐振器具有相同的谐振频率，要求其电长度为半波长(其谐振频率 5. 25GHz的半波长)。为了设计的方便，裂口宽度近似等于谐振器微带宽度。因此特定频率 的信号会在这三个谐振器上谐振，不会到达输出端。因此，超宽通带内产生了一个阻带，并 且通带中心频率处的插入损耗并没有受到影响，由于是三级的微带开环谐振器，产生的阻 带边缘也十分陡峭。谐振器1和谐振器2、3、4之间的耦合可以通过改变谐振器以及输入输 出馈线间的距离7、8、9、10、11来控制，从而控制滤波器通带内阻带的宽度以及通带内的插 入损耗。微带开环形谐振器2、3、4的大小可以用来控制通带内阻带的位置，以便改变传输 零点的位置。调解谐振器1的阻抗比可以改变通带的宽度，使之达到设计要求。当输入/输出馈线间的距离7为10. 4mm，微带开环形谐振器与缺陷的阶跃阻抗谐 振器的垂直距离8为1mm，微带开环形谐振器与输入输出馈线之间的水平距离9为0. 5mm, 三个微带开环形谐振器之间的水平距离10为0. 2mm，缺陷的阶跃阻抗谐振器与输入输出馈 线端的垂直距离11为3. 7mm时，滤波器阻带中心频率为5. 23GHz，传输损耗为_39dB以下， 通带相对带宽为120%以上，中心频率处插入损耗为-0. 56dB。这种结构的滤波器，与其他的超宽带滤波器相比，可以在通带内产生一个-40dB的传输零点，从而产生阻带；由缺陷阶 跃阻抗谐振器产生的超宽通带也可以达到120%以上的相对带宽，并且有很好的上下阻带 特性，特别是低频阻带特性。
权利要求
一种具有带阻特性的超宽带带通滤波器，其特征是，所述带通滤波器由蚀刻在接地面上的缺陷阶跃阻抗谐振器、三个微带开环谐振器以及输入/输出馈线构成，所述的缺陷阶跃阻抗谐振器与输入/输出馈线在不同平面上，并且输入/输出馈线与缺陷阶跃阻抗谐振器正交排列；加载的三个微带方形开环谐振器与缺陷阶跃阻抗谐振器位于不同的电路层上，其位置处于缺陷阶跃阻抗谐振器的正上方，输入输出馈线之间。
2.根据权利要求职所述的一种具有带阻特性的超宽带带通滤波器，其特征是，所述缺 陷阶跃阻抗谐振器耦合产生超宽带，三个方形开环谐振器间的耦合在超宽带滤波器的通带 中产生一个阻带。
3.根据权利要求职所述的一种具有带阻特性的超宽带带通滤波器，其特征是，所述微 带开环谐振器，其电长度为谐振器中心频率半波长，裂口宽度近似等于谐振器微带宽度；缺 陷阶跃阻抗谐振器的总电长度为超宽带中心频率一个波长。
全文摘要
一种具有带阻特性的超宽带带通滤波器，其特征是，所述带通滤波器由蚀刻在接地面上的缺陷阶跃阻抗谐振器、三个微带开环谐振器以及输入/输出馈线构成，所述的缺陷阶跃阻抗谐振器与输入/输出馈线在不同平面上，并且输入/输出馈线与缺陷阶跃阻抗谐振器正交排列；加载的三个微带方形开环谐振器与缺陷阶跃阻抗谐振器位于不同的电路层上，其位置处于缺陷阶跃阻抗谐振器的正上方。本发明在不增加电路体积的前提下，采用开环谐振器与缺陷阶跃阻抗谐振器的正对耦合，产生了传输零点，形成了一个阻带，有效地抑制了无线局域网信号。
文档编号H01P7/00GK101916891SQ201010252028
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月12日 优先权日2010年8月12日
发明者刘海文, 官雪辉, 陈鹏 申请人:华东交通大学