专利名称：基于阶梯阻抗谐振器加载的超宽带滤波器的制作方法
技术领域：
基于阶梯阻抗谐振器加载的超宽带滤波器技术领域[0001]本实用新型涉及一种通信技术领域的微带滤波器，特别涉及超宽带带通滤波器设 计。
背景技术：
[0002]在2002年美国联邦通信委员会(FCC)将3. 1 10. 6GHz的频段自由开放用作通 信领域的应用之后，超宽带短距离无线通信引起了全球通信技术领域的极大关注。而滤波 器是通信系统中不可或缺并广泛运用的无源器件，更是成为了研究的热点之一。由于超宽 带滤波器要求工作在3. 1 10. 6GHz这样一个较宽的频段范围内，且要求该滤波器有较小 的尺寸，传统的滤波器设计方法无法设计出如此宽频带的滤波器。[0003]目前实现超宽带滤波器的方法有通过低通和高通滤波器级联或是利用多模谐振 器结构等。各种传输线结构如平行耦合线、共面波导、微带线、带状线等结构和形式都被运 用到超宽带滤波器的设计中来。但是，随着无线通讯产品都朝着轻、薄、短、小的方向发展， 要求滤波器尺寸越来越小。因此，如何在保证超宽带滤波器的性能的前提下，减小滤波器尺 寸也是当今超宽带滤波器设计的一大挑战。[0004]Zhu L. ^￠2005^ IEEE Microwave and Wireless Components Letters ±胃 ^StJ"Ultra-wideband(UffB)bandpass filters using multiple-mode resonator"一文中 提出了一种基于多模谐振器结构的超宽带滤波器。由于设计方法简单，实现的滤波器通带 特性较好，故该文被大量引用，然而该结构的电路尺寸较大，而且阻带衰减慢，带外抑制较 胃。Zhu L. ^BMX^t 2007 ^ IEEE Microwaveand Wireless Components LettersCompact UffB bandpass filter usingstub-loaded multiple-mode resonator"一JC, 提出了基于枝节加载的多模谐振器结构用于改善上述多模结构超宽带滤波器的带外特性， 并减小了电路尺寸。实验结果表明，该结构虽然能够减小电路尺寸，但在带外抑制和阻带衰 减特性上仍然没有得到大幅改善。发明内容[0005]本实用新型的目的在于克服现有基于多模谐振器结构的超宽带滤波器尺寸大、阻 带衰减慢等缺点，提供一种阶梯阻抗谐振器加载的超宽带滤波器。它具有结构紧凑、选择性 更优的特点。[0006]为实现本实用新型的目的采用的技术方案一种阶梯阻抗谐振器加载的超宽带滤 波器，其特征是，由微带基片(11)、正面部分、反面部分和输入\输出端口组成，所述正面部 分和反面部分分别位于所述介质板的两个面上；[0007]所述的正面部分包括第一均勻传输线单元( 、第二均勻传输线单元(7)、第一 平行耦合馈线(3)、第二平行耦合馈线(6)、均勻半波长谐振器G)、加载阶梯阻抗枝节(5)； 所述第一输入\输出端口(1)和第一均勻传输线单元( 相连接，第二输入\输出端口 (10)和第二均勻传输线单元(7)相连接；第一平行耦合馈线(3)和第二平行耦合馈线(6)通过均勻半波长谐振器(4)相连接，所述阶梯阻抗枝节( 并联加载在所述均勻半波长谐 振器(4)上，第一平行耦合馈线( 另一端和均勻传输线单元( 相连接，第二平行耦合馈 线(6)另一端和均勻传输线单元(7)相连接；其中，第一、第二平行耦合馈线长度均为中心 频率6. 85GHz的四分之一波长；均勻半波长谐振器(4)长度为中心频率6. 85GHz的二分之 一波长；[0008]所述的反面部分包括第一缺陷地单元(8)、第二缺陷地单元(9)和接地金属单元 (12)；第一缺陷地单元(8)、第二缺陷地单元(9)均是在金属地板上刻蚀去除相应的结构形 状，从而形成的空气单元；第一缺陷地单元(8)位于第一平行耦合馈线( 下方，第二缺陷 地单元(9)位于第一平行耦合馈线6下方；第一输入\输出端口(1)，第二输入\输出端口 (10)还与接地金属单元(12)相连接。[0009]为了更好地实现本实用新型，所述微带基片(11)相对介电常数从1 100，厚度为 0. Imm 5mmο[0010]所述第一均勻传输线单元(2)、第二均勻传输线单元(7)，均为50欧姆微带线。[0011]所述反面部分的第一缺陷地单元(8)、第二缺陷地单元(9)均为矩形，且两个矩形 分别位于正面部分的第一平行耦合馈线(3)、第二平行耦合馈线(6)的下方。[0012]所述加载阶梯阻抗枝节(5)采用的是两段不同阻抗和电长度的微带线级联构成。[0013]本实用新型相对于现有技术的优点和效果是[0014]1、阶梯阻抗枝节加载谐振器可以为多模谐振器提供更多调节自由度控制谐振器 模式，不仅可以实现该谐振器所需的谐振模式均勻分布在超宽带通带内，设计过程简单。[0015]2、并联加载阶梯阻抗枝节在通带两端各产生一个传输零点，并且可以通过阶梯阻 抗枝节调节，增强了滤波器的选择性。[0016]3、该滤波器为平面结构，尺寸小，容易加工，易于和其他电路集成。
[0017]图1为本实用新型超宽带滤波器的结构示意图。[0018]图2为本实用新型超宽带滤波器的正面部分的结构示意图。[0019]图3为本实用新型超宽带滤波器的反面部分的结构示意图。[0020]图4为本实用新型超宽带滤波器频率响应的电磁仿真及测试曲线。
具体实施方式
[0021]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。[0022]实施例[0023]本实用新型的结构如图1-3所示，包括正面部分、微带基片11、反面部分和输入 \输出端口，输入\输出端口分别和正面部分微带结构和反面部分金属地板12相连接。输 入\输出端口有两个，分别为输入\输出端口 1和输入\输出端口 10。[0024]如图2所示，正面部分包括第一均勻传输线单元2、第二均勻传输线单元7、第一 平行耦合馈线3、第二平行耦合馈线6、均勻半波长谐振器4、加载阶梯阻抗枝节5，所述加载 阶梯阻抗枝节5采用的是两段不同阻抗和电长度的微带线级联构成。第一输入\输出端口1和第一均勻传输线单元2相接，第二输入\输出端口 10和第二均勻传输线单元7相接； 第一平行耦合馈线3和第二平行耦合馈线6通过均勻半波长谐振器4相连接，阶梯阻抗枝 节5并联加载在所述均勻半波长谐振器4上，第一平行耦合馈线3另一端和均勻传输线单 元2相连，第二平行耦合馈线6另一端和均勻传输线单元7相连。其中，平行耦合馈线长度 为中心频率6. 85GHz的四分之一波长。均勻半波长谐振器4长度为中心频率6. 85GHz的二 分之一波长左右。加载阶梯阻抗枝节5由第一微带线和第二微带线级联构成，第一微带线 和第二微带线共轴分布。第一微带线垂直均勻半波长谐振器4。高阻抗线部分(第一微带 线)为均勻传输线，阻抗值为89. 11欧姆，相对中心频率6. 85GHz的电长度为82. 58°，而低 阻抗线部分(第二微带线)采用的是扇形结构，半径为6. 5mm，弧度为150°。第一均勻传 输线单元2、第二均勻传输线单元7，均为50欧姆微带线。[0025]微带基片11相对介电常数为2. 55，厚度为0. 8mm。[0026]如图3所示，反面部分包括，第一缺陷地单元8、第二缺陷地单元9和接地金属单元 12组成。第一缺陷地单元8、第二缺陷地单元9均是在金属地板上刻蚀去除相应的结构形 状，从而形成的空气单元。第一缺陷地单元8位于第一平行耦合馈线3下方，第二缺陷地单 元9位于第二平行耦合馈线6下方。反面部分的第一缺陷地单元8、第二缺陷地单元9均为 矩形。[0027]如图4所示，本实用新型的频率特性包括S21(插入损耗)参数和Sll (回波损耗) 参数，群时延。横坐标代表频率变量，单位为GHz，左纵坐标代表幅度变量，单位为dB。从图 4可见，本发明的超宽带滤波器的3dB带宽为3. 0-11. 2GHz，其中3. 1到10. 6GHz插入损耗 小于1. 5dB，且滤波器具有良好选择性。[0028]本实用新型提出的多模谐振器结构有水平的均勻半波长谐振器并联加载一段梯 阻抗枝节组成。均勻半波长谐振器设计在工作通带的中心频率附近，阶梯阻抗枝节加载的 形式能够提供更多的调节自由度来控制谐振器的频率，既可以调节阻抗枝节的阻抗比又可 以调节高低阻抗线长度比，使得所需的谐振器工作频率均勻分布在超宽带通带内。[0029]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述 实施例的限制，任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、 简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种阶梯阻抗谐振器加载的超宽带滤波器，其特征是，由微带基片(11)、正面部分、 反面部分和输入\输出端口组成，所述正面部分和反面部分分别位于所述微带基片的两个 面上，所述反面部分作为所述滤波器的金属地板；所述的正面部分包括第一均勻传输线单元O)、第二均勻传输线单元(7)、第一平行 耦合馈线(3)、第二平行耦合馈线(6)、均勻半波长谐振器G)、加载阶梯阻抗枝节(5)；所 述第一输入\输出端口(1)和第一均勻传输线单元( 相连接，第二输入\输出端口(10) 和第二均勻传输线单元(7)相连接；第一平行耦合馈线( 和第二平行耦合馈线(6)通过 均勻半波长谐振器(4)相连接，所述阶梯阻抗枝节( 并联加载在所述均勻半波长谐振器 (4)上，第一平行耦合馈线(3)另一端和均勻传输线单元(2)相连接，第二平行耦合馈线 (6)另一端和均勻传输线单元(7)相连接；其中，第一、第二平行耦合馈线长度均为中心频 率6. 85GHz的四分之一波长；均勻半波长谐振器(4)长度为中心频率6. 85GHz的二分之一 波长；所述的反面部分包括第一缺陷地单元(8)、第二缺陷地单元(9)和接地金属单元 (12)；第一缺陷地单元(8)、第二缺陷地单元(9)均是在金属地板上刻蚀去除相应的结构形 状，从而形成的空气单元；第一缺陷地单元(8)位于第一平行耦合馈线C3)下方，第二缺陷 地单元(9)位于第一平行耦合馈线(6)下方。
2.根据权利要求1所述的阶梯阻抗谐振器加载的超宽带滤波器，其特征是，所述微带 基片(11)的相对介电常数从1 100，厚度从0. Imm 5mm。
3.根据权利要求1所述的阶梯阻抗谐振器加载的超宽带滤波器，其特征是，所述第一 均勻传输线单元(2)、第二均勻传输线单元(7)，均为50欧姆微带线。
4.根据权利要求1所述的阶梯阻抗谐振器加载的超宽带滤波器，其特征是，所述反面 部分的第一缺陷地单元(8)、第二缺陷地单元(9)均为矩形。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的阶梯阻抗谐振器加载的超宽带滤波器，其特征 是，所述加载阶梯阻抗枝节(5)采用的是两段具有不同阻抗和电长度的微带线级联构成。
专利摘要本实用新型公开了一种阶梯阻抗谐振器加载的超宽带滤波器，其由微带基片(11)、正面部分、反面部分和输入\输出端口组成；所述的正面部分包括相互连接的第一均匀传输线单元(2)、第二均匀传输线单元(7)、第一平行耦合馈线(3)、第二平行耦合馈线(6)、均匀半波长谐振器(4)、加载阶梯阻抗枝节(5)；所述的反面部分包括在金属地板上刻蚀去除相应的结构形状，从而形成的空气单元第一缺陷地单元(8)、第二缺陷地单元(9)，和接地金属单元(12)。本实用新型平面结构，尺寸小，容易加工，具有结构紧凑、选择性更优的特点。
文档编号H01P1/203GK201820868SQ20102058586
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者田旭坤, 褚庆昕 申请人:华南理工大学