超宽阻带抑制的平面带通滤波器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种超宽阻带抑制的平面带通滤波器，以印刷电路板的方式制作在双面履铜微带板上，该双面覆铜微带板的同一面上分别制作有用于输入和输出电磁波信号的输入端馈线头port1和输出端馈线头port2、第一端口馈线、第二端口馈线和至少三个微带谐振器，其中微带谐振器为半波长均匀阻抗谐振器。通过调整微带谐振器之间的耦合位置、微带谐振器与端口馈线之间的耦合位置，可以实现对平面带通滤波器寄生通带的抑制，极大提高了谐振器的带外特性，实现了超宽阻带抑制。本发明提出的平面带通滤波器具有结构简单、超宽阻带的优点。
【专利说明】超宽阻带抑制的平面带通滤波器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及平面带通滤波器的【技术领域】，特别涉及一种超宽阻带抑制的平面带通 滤波器。
【背景技术】
[0002] 近年来随着无线通信技术的飞速发展，越来越多的微波频率资源被通信系统所使 用，空间电磁频谱日益密集，各无线通信系统之间的干扰现象也越来越严重，带通滤波器作 为通信系统里的重要组成部分之一，其性能的优劣很大程度上决定了系统的工作质量。为 了有效地抑制干扰信号，宽阻带滤波器已成为当前微波领域上研究的热点之一。
[0003] 为了设计出体积小、带内损耗小、滚降快、超宽阻带的性能良好的带通滤波器，学 者们提出了许多新型的谐振器结构，其中有些的确展现出良好的性能，比如为了实现宽阻 带抑制特性，常使用插指电容谐振器、阶跃阻抗谐振器推高第一寄生频率，使寄生通带远离 工作通带，从而增大阻带的频率范围；或者利用缺陷地结构引入传输零点，抑制寄生通带的 强度，从而提高宽阻带范围内的抑制度。然而，以上措施在抑制倍频处的寄生通带方面表现 欠佳。
[0004] 资料显示的四分之一波长阶梯阻抗谐振器，该四分之一波长阶梯阻抗谐振器的 结构图如图1所示，具体请参考2006年，台湾学者Shih-Cheng Lin等人在IEEE Trans. Microw. TheoryTec 上发表题为''Wide-stopband microstrip bandpass filters using dissimilar quarter-wave 1 ength stepped-impedance resonators，'。图 1 显不的是米用 了四种结构相异的四分之一波长阶梯阻抗谐振器，使得各谐振器的基频f〇相同，而谐频 fspi(i = 1，2,3，?）分布在不同地方，从而抑制了谐频的寄生通带，扩展了阻带频率范围。 图1中还展示出了该滤波器结构及其性能。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种超宽阻带抑制的平面带 通滤波器。本发明提出平面带通滤波器的设计方案，通过合理安排输入输出端口的馈电位 置以及谐振器之间的耦合位置，从而有效地抑制由于传输线频率响应的周期性而产生的寄 生通带，尤其是能实现对二倍频到十倍频的抑制，进而使滤波器的阻带得到大范围扩展，主 要优点有：超宽阻带、结构简单可靠、体积小、通带低损耗。
[0006] 本发明的目的通过下述技术方案实现：
[0007] -种超宽阻带抑制的平面带通滤波器，以印刷电路板的方式制作在双面履铜微带 板1上，
[0008] 所述双面覆铜微带板1的同一面上分别制作有用于输入电磁波信号的输入端馈 线头portl、用于输出电磁波信号的输出端馈线头port2、第一端口馈线2、第二端口馈线6 和至少三个微带谐振器，该双面覆铜微带板1的另一面为覆铜接地板；
[0009] 所述输入端馈线头portl与所述第一端口馈线2的第一侧直线连接，所述输出端 馈线头P〇rt2与所述第二端口馈线6的第二侧直线连接，所述输入端馈线头portl与所述 输出端馈线头P〇rt2在双面覆铜微带板1上成对角线设置，所述微带谐振器并排设置在它 们的对角线上；
[0010] 所述微带谐振器均包括三段微带，其中第一侧微带和第二侧微带均位于中间微带 的两端并与其垂直连接，且所述第一侧微带和所述第二侧微带朝向相反，所述中间微带均 与所述第一端口馈线以及所述第二端口馈线平行。
[0011] 优选的，所述微带谐振器均为均匀阻抗半波长微带谐振器。
[0012] 优选的，所述微带谐振器的数量为三个，分别为第一微带谐振器3、第二微带谐振 器4、第三微带谐振器5。
[0013] 优选的，所述第一微带谐振器3包括第一微带3-1、第二微带3-2、第三微带3-3,其 中所述第一微带和所述第三微带位于所述第二微带的两端并与其垂直连接，且所述第一微 带和所述第三微带朝向相反，所述第二微带和所述第一端口馈线平行，二者相邻并且之间 存在第一稱合间隙7 ;
[0014] 所述第二微带谐振器4包括第四微带4-1、第五微带4-2、第六微带4-3,其中所述 第四微带和所述第六微带位于所述第五微带的两端并与其垂直连接，且所述第四微带和所 述第六微带朝向相反，所述第五微带和所述第二微带平行，二者相邻并且之间存在第二耦 合间隙8 ;
[0015] 所述第三微带谐振器5包括第七微带5-1、第八微带5-2、第九微带5-3,其中所述 第七微带和所述第九微带位于所述第八微带的两端并与其垂直连接，且所述第七微带和所 述第九微带朝向相反，所述第八微带和所述第五微带平行，二者相邻并且之间存在第三耦 合间隙9 ;所述第八微带还和所述第二端口馈线平行，二者相邻并且之间存在第四耦合间 隙10。
[0016] 优选的，所述第二微带与第一微带连接一侧的端口和所述第一端口馈线的第一侧 平齐；所述第八微带与第九微带连接一侧的端口和所述第二端口馈线的第二侧平齐；所述 第五微带与第四微带连接一侧的端口和所述第一端口馈线的第二侧平齐；所述第五微带与 第六微带连接一侧的端口和所述第二端口馈线的第一侧平齐。
[0017] 优选的，所述任一微带谐振器的第一侧微带和第二侧微带的长度取值分别与以 下九组数据的每一组中任意一个数值对应相等，其中所述九组数据分别为（A /8、3 A /8)， (入/12、X/4、5X/12)，U/16、3X/16、5X/16、7X/16)，U/20、3X/20、7X/20、 7 入/20)，（入/24、入/8、5 入/24、3 入/8、11 入/24)，（入/28、3 入/28、5 入/28、入/4、9 入/28、 11 入 /28、13 X /28)，U /32、3 X /32、5 X /32、7 X /32、9 X /32、11 X /32、13 X /32、15 X /32)， (入 /36、X /12、5 X /36、7 X /36、11 X /36、13 X /36、5 X /12、17 X /36)，U /40、3 X /40、 入/8、7入/40、9入/40、11入/40、13入/40、3入/8、17入/40、19入/40)，其中入为所述超宽阻 带抑制的平面带通滤波器的波长。
[0018] 优选的，所述第一微带的长度1^2、所述第三微带的长度1^4、所述第四微带的长度 L 5、所述第六微带的长度L7、所述第七微带的长度L8、所述第九微带的长度L 1(l的长度取值 分别与以下六组数据的每一组中任意一个数值对应相等，其中所述九组数据分别为，其中 所述六组数据分别为 U/8)，U/12)，U/16、3X/16、5X/16、7X/16)，U/20、3X/20、 7 入/20、7X/20)，U/28、3X/28、5X/28、X/4、9X/28、llX/28、13X/28)，U/32、 3入/32、5入/32、7入/32、9入/32、11入/32、13入/32、15入/32)，其中入为所述超宽阻带抑 制的平面带通滤波器的波长。
[0019] 优选的，所述第一微带的长度1^2 = A/8、所述第三微带的长度L4 = A/16、所述 第四微带的长度1^5= X/20、所述第六微带的长度L7= X/28、所述第七微带的长度L8 = 入/32、所述第九微带的长度L1(l = A /12。
[0020] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0021] 1、本发明通过调整端口馈线和谐振器之间的耦合位置至寄生频率的电压零点处， 实现对多个倍频的抑制。
[0022] 2、本发明将谐振器之间的耦合位置调整至寄生频率的电压零点处，同样实现对多 个倍频的抑制，从而实现超宽阻带。
[0023] 3、本发明利用均匀阻抗谐振器实现超宽阻带，从而降低了设计难度。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1是现有技术中四分之一波长阶梯阻抗谐振器的结构示意图；
[0025] 图2是本发明中超宽阻带抑制的平面带通滤波器的结构示意图；
[0026] 图3是本发明中超宽阻带抑制的平面带通滤波器的的尺寸图；
[0027] 图4是本发明中超宽阻带抑制的平面带通滤波器的散射参数仿真结果图；
[0028] 图5是本发明中超宽阻带抑制的平面带通滤波器的散射参数仿真结果图的局部 放大图；
[0029] 图中，附图标记为：1_双面履铜微带板，2-第一端口馈线，3-第一微带谐振器， 3-1-第一微带，3-2-第二微带，3-3-第三微带，4-第二微带谐振器，4-1-第四微带，4-2-第 五微带，4-3-第六微带，5-第三微带谐振器，5-1-第七微带，5-2-第八微带，5-3-第九微带， 6_第二端口馈线，7-第一耦合间隙，8-第二耦合间隙，9-第三耦合间隙，10-第四耦合间隙。
【具体实施方式】
[0030] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对 本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用 于限定本发明。
[0031] 实施例
[0032] 本实施例提出的超宽阻带抑制的平面带通滤波器的结构示意图和尺寸图分别如 图2和图3所示，该超宽阻带抑制的平面带通滤波器整体制作在双面覆铜的介质基板上，使 用机械刻制、激光刻制、电路板腐蚀等技术均可容易地制作。
[0033] 双面覆铜微带板1的同一面上分别制作有用于输入电磁波信号的输入端馈线头 portl、用于输出电磁波信号的输出端馈线头port2、第一端口馈线2、第二端口馈线6和至 少三个微带谐振器，该双面覆铜微带板1的另一面为覆铜接地板。其中，微带谐振器均为均 匀阻抗半波长微带谐振器；输入端馈线头portl和输出端馈线头port2均为50欧姆的匹配 阻抗。
[0034] 输入端馈线头portl与第一端口馈线2的第一侧直线连接，输出端馈线头port2 与第二端口馈线6的第二侧直线连接，它们在双面覆铜微带板1上成对角线设置，所述微带 谐振器并排设置在它们的对角线上。
[0035] 本超宽阻带抑制的平面带通滤波器设计中采用的微带谐振器均包括三段微带，组 成结构如下：任何一个微带谐振器的第一侧微带和第二侧微带均位于中间微带的两端并与 其垂直连接，且所述第一侧微带和所述第二侧微带朝向相反，所述中间微带均与所述第一 端口馈线以及所述第二端口馈线平行。
[0036] 如图2所示，本实施例中取三个微带谐振器的情形，分别为第一微带谐振器3、第 二微带谐振器4、第三微带谐振器5。
[0037] 其中，第一微带谐振器3包括第一微带、第二微带、第三微带，其中第一微带和第 三微带位于第二微带的两端，与第二微带垂直连接，且第一微带和第三微带相互平行，朝向 相反；第二微带和所述第一端口馈线平行，二者相邻并且之间存在第一耦合间隙7 ;
[0038] 其中，第二微带谐振器4包括第四微带、第五微带、第六微带，其中第四微带和第 六微带位于第五微带的两端，分别与第五微带垂直连接，且第四微带和第六微带相互平行， 朝向相反；第五微带和所述第二微带平行，二者相邻并且之间存在第二耦合间隙8 ;
[0039] 其中，第三微带谐振器5包括第七微带、第八微带、第九微带，其中第七微带和第 九微带位于第八微带的两端，分别与第八微带垂直连接，且第七微带和第九微带相互平行， 朝向相反；第八微带和所述第五微带平行，二者相邻并且之间存在第三耦合间隙9 ;第八微 带和所述第五微带平行，二者相邻并且之间存在第三耦合间隙9 ;第八微带还和所述第二 端口馈线平行，二者相邻并且之间存在第四耦合间隙10。
[0040] 还需要特别说明的是，在本实施例中，所述第二微带与第一微带连接一侧的端口 和所述第一端口馈线的第一侧平齐；所述第八微带与第九微带连接一侧的端口和所述第二 端口馈线的第二侧平齐；所述第五微带与第四微带连接一侧的端口和所述第一端口馈线 的第二侧平齐；所述第五微带与第六微带连接一侧的端口和所述第二端口馈线的第一侧平 齐。
[0041] 对于本实施例中半波长谐振器，在基频和其它寄生频率的电压分布差异很大，具 体来说，电压最大点和电压零点的分布位置不同，若波长为入，基频频率为&，则24,34， 4f〇,.....nf^分别为其它寄生频率，根据传输线的电压分布，可以分别求出每个频率下的传 输线上的电压零点分布，具体如下：
[0042]
【权利要求】
1. 一种超宽阻带抑制的平面带通滤波器，以印刷电路板的方式制作在双面履铜微带板 (1)上，其特征在于： 所述双面覆铜微带板（1)的同一面上分别制作有用于输入电磁波信号的输入端馈线 头portl、用于输出电磁波信号的输出端馈线头port2、第一端口馈线（2)、第二端口馈线 (6)和至少三个微带谐振器，该双面覆铜微带板（1)的另一面为覆铜接地板； 所述输入端馈线头portl与所述第一端口馈线（2)的第一侧直线连接，所述输出端馈 线头port2与所述第二端口馈线（6)的第二侧直线连接，所述输入端馈线头portl与所述 输出端馈线头P〇rt2在双面覆铜微带板（1)上成对角线设置，所述微带谐振器并排设置在 它们的对角线上； 所述微带谐振器均包括三段微带，其中第一侧微带和第二侧微带均位于中间微带的两 端并与其垂直连接，且所述第一侧微带和所述第二侧微带朝向相反，所述中间微带均与所 述第一端口馈线以及所述第二端口馈线平行。
2. 根据权利要求1所述的超宽阻带抑制的平面带通滤波器，其特征在于：所述微带谐 振器均为均匀阻抗半波长微带谐振器。
3. 根据权利要求1或2所述的超宽阻带抑制的平面带通滤波器，其特征在于：所述微 带谐振器的数量为三个，分别为第一微带谐振器（3)、第二微带谐振器（4)、第三微带谐振 器（5)。
4. 根据权利要求3所述的任一超宽阻带抑制的平面带通滤波器，其特征在于： 所述第一微带谐振器（3)包括第一微带（3-1)、第二微带（3-2)、第三微带（3-3)，其中 所述第一微带和所述第三微带位于所述第二微带的两端并与其垂直连接，且所述第一微带 和所述第三微带朝向相反，所述第二微带和所述第一端口馈线平行，二者相邻并且之间存 在第一稱合间隙（7); 所述第二微带谐振器（4)包括第四微带（4-1)、第五微带（4-2)、第六微带（4-3)，其中 所述第四微带和所述第六微带位于所述第五微带的两端并与其垂直连接，且所述第四微带 和所述第六微带朝向相反，所述第五微带和所述第二微带平行，二者相邻并且之间存在第 二耦合间隙（8); 所述第三微带谐振器（5)包括第七微带（5-1)、第八微带（5-2)、第九微带（5-3)，其中 所述第七微带和所述第九微带位于所述第八微带的两端并与其垂直连接，且所述第七微带 和所述第九微带朝向相反，所述第八微带和所述第五微带平行，二者相邻并且之间存在第 三耦合间隙（9);所述第八微带还和所述第二端口馈线平行，二者相邻并且之间存在第四 耦合间隙（10)。
5. 根据权利要求4所述的超宽阻带抑制的平面带通滤波器，其特征在于：所述第二微 带与第一微带连接一侧的端口和所述第一端口馈线的第一侧平齐；所述第八微带与第九微 带连接一侧的端口和所述第二端口馈线的第二侧平齐；所述第五微带与第四微带连接一侧 的端口和所述第一端口馈线的第二侧平齐；所述第五微带与第六微带连接一侧的端口和所 述第二端口馈线的第一侧平齐。
6. 根据权利要求1所述的超宽阻带抑制的平面带通滤波器，其特征在于：所述任一微 带谐振器的第一侧微带和第二侧微带的长度取值分别与以下九组数据的每一组中任意一 个数值对应相等，其中所述九组数据分别为U /8、3 A /8)，U /12、A /4、5 A /12)，U /16、 3A/16、5X/16、7X/16)，U/20、3X/20、7X/20、7X/20)，U/24、X/8、5X/24、3X/8、 11 入/24)，（入/28、3 入/28、5 入/28、入/4、9 入/28、11 入/28、13 入/28)，（入/32、3 入/32、 5 入 /32、7 X /32、9 X /32、11 X /32、13 X /32、15 X /32)，U /36、X /12、5 X /36、7 X /36、 11 入 /36、13 X /36、5 X /12、17 X /36)，（X /40、3 X /40、X /8、7 X /40、9 X /40、11 X /40、 13入/40、3入/8、17入/40、19入/40)，其中入为所述超宽阻带抑制的平面带通滤波器的波 长。
7. 根据权利要求4所述的超宽阻带抑制的平面带通滤波器，其特征在于：所述第一微 带的长度L2、所述第三微带的长度L4、所述第四微带的长度L5、所述第六微带的长度L 7、所 述第七微带的长度L8、所述第九微带的长度L1(l的长度取值分别与以下六组数据的每一组 中任意一个数值对应相等，其中所述九组数据分别为，其中所述六组数据分别为（A/8)， (入/12)，U/16、3X/16、5X/16、7X/16)，U/20、3X/20、7X/20、7X/20)，U/28、 3 入/28、5 入/28、入/4、9 入/28、11 入/28、13 入/28),(入/32、3 入/32、5 入/32、7 入/32、 9入/32、11入/32、13入/32、15入/32)，其中入为所述超宽阻带抑制的平面带通滤波器的波 长。
8. 根据权利要求7所述的超宽阻带抑制的平面带通滤波器，其特征在于：所述第一微 带的长度12= X/8、所述第三微带的长度L4= X/16、所述第四微带的长度L5= X/20、所 述第六微带的长度L7 = A /28、所述第七微带的长度L8 = A /32、所述第九微带的长度 =入 /12。
【文档编号】H01P1/212GK104409816SQ201410718972
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】陈付昌, 罗迪, 钱璐, 涂治红, 褚庆昕 申请人:华南理工大学