一种超宽阻带小型化微带谐振单元低通滤波器的制作方法

本发明属于射频与微波滤波器设计领域，具体涉及一种超宽阻带小型化微带谐振单元低通滤波器。

背景技术：

微波滤波器是一种在一定频率范围内提供信号传输而在其它频段抑制信号的频率控制电路，是雷达系统、通信系统、测量系统等领域必不可少的组成部分。理想的滤波器是一种二端口网络，它应该具有频率选择特性：即在通带内信号能无衰减地传输，在阻带内信号完全不能传输。按照通带和阻带相对位置的不同，微波滤波器可分为低通、高通、带通和带阻四种基本类型。其中，低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过,但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置，一般被用来抑制器件产生的高次谐波和其它有源器件产生的高频噪音信号。

现代微波电路系统要求低通滤波器在通带内具有小的插损，同时还必须要有高的带外抑制度和宽的抑制频带范围，以保证信号频谱纯净，没有其他频段的干扰信号。此外滤波器的加工生产条件要容易满足，结构形式不能太复杂，这样在批量生产过程中能够保证微波滤波器的一致性。

现有的微带低通滤波器往往通过阶跃阻抗结构实现。然而，这种结构的通带和阻带间过渡不够陡峭，不能提供较宽的阻带，寄生通带较近，如要得到比较陡峭的截止频率，则需要增加阶数，这一方面会带来更大的插损，另一方面将会使电路尺寸偏大，不适用于在对体积有要求的情况下，限制了它的应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种超宽阻带小型化微带谐振单元低通滤波器，克服或减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种超宽阻带小型化微带谐振单元低通滤波器，包括两微带线、以及设置于该两微带线之间的对称谐振单元和非对称谐振单元，

所述对称谐振单元，包括高阻抗窄线、非均匀开路短截线、间隙电容，四段所述高阻抗窄线通过十字节相连，其中，所述上下两高阻抗窄线各连接一段所述非均匀开路短截线，所述左右两高阻抗窄线与所述非均匀开路短截线之间设置有所述间隔电容；

所述非对称谐振单元，包括高阻抗窄线、非均匀开路短截线、间隙电容，三段所述高阻抗窄线通过T型节相连，其中，第一段所述高阻抗窄线用于连接所述对称谐振单元，第二段所述高阻抗窄线用于连接所述微带线，第三段所述高阻抗窄线用于连接所述非均匀开路短截线，所述高阻抗窄线与所述非均匀开路短截线之间设置有所述间隔电容。

优选地是，所述对称谐振单元与所述非对称谐振单元之间还连接有微带线。

优选地是，所述非均匀开路短截线为轴对称的锯齿形。

优选地是，所述对称谐振单元中的所述上下两高阻抗窄线连接于所述非均匀开路短截线的中间位置，两该非均匀开路短截线与所述左右两高阻抗窄线之间各设置一处所述间隔电容；所述非对称谐振单元中的所述高阻抗窄线连接于所述非均匀开路短截线的中间位置，该非均匀开路短截线与第二段所述高阻抗窄线以及第三段所述高阻抗窄线之间各设置一处所述间隔电容。

本发明所提供的一种超宽阻带小型化微带谐振单元低通滤波器的有益效果在于，采用非对称微带谐振单元与对称微带谐振单元级联的形式，这种结构能够在阻带内引入多个传输零点，这使得滤波器具有高的带外抑制度和超宽阻带特性且选择性很好；另一方面，该形式低通滤波器能使电路具有慢波效应，有助于减小电路尺寸，实现低通滤波器的小型化。

附图说明

图1为本发明超宽阻带小型化微带谐振单元低通滤波器的模型图；

图2为本发明超宽阻带小型化微带谐振单元低通滤波器的原理图；

图3现有阶跃阻抗线低通滤波器模型图；

图4为本发明超宽阻带小型化微带谐振单元低通滤波器的S参数图；

图5现有阶跃阻抗线低通滤波器的S参数图。

附图标记：

1-对称谐振单元、2-非对称谐振单元、3-高阻抗窄线、4-非均匀开路短截线、5-间隙电容。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明的超宽阻带小型化微带谐振单元低通滤波器做进一步详细说明。

如图1所示，一种超宽阻带小型化微带谐振单元低通滤波器，包括两微带线、以及设置于该两微带线之间的对称谐振单元1和非对称谐振单元2，同时对称谐振单元1与非对称谐振单元2之间还能够选择连接另一微带线。两个谐振单元一端通过高阻抗窄线3连接到中间50Ω微带线，另一端分别与输入和输出端连接，输入输出端口均为50Ω微带线。另外，微带介质基板可选用Rogers 4350(ε_r＝3.5)，基板厚度20mil。

对称谐振单元1为对称结构，包括高阻抗窄线3、非均匀开路短截线4、间隙电容5，具有低通特性和慢波效应并使阻带加宽和结构小型化，高阻抗窄线3和非均匀开路短截线4的长度共同决定了滤波器的阻带宽度和阻带抑制。四段高阻抗窄线4通过十字节相连，其中，上下两高阻抗窄线3各连接一段非均匀开路短截线4，该非均匀开路短截线4选择为轴对称的锯齿形，并且该上下两高阻抗窄线3连接于该轴对称的锯齿形非均匀开路短截线4的中间位置，左右两高阻抗窄线3与非均匀开路短截线4之间设置有间隔电容5，该间隔电容5为四处分别位于两非均匀开路短截线4与左右两高阻抗窄线3之间，保证与高阻抗窄线3留有空隙。

非对称谐振单元2为非对称结构，其为对称结构的一半，进一步加深了阻带抑制，拓展了阻带带宽，也包括高阻抗窄线3、非均匀开路短截线4、间隙电容5。三段高阻抗窄线3通过T型节相连，其中，第一段高阻抗窄线3用于连接对称谐振单元1，第二段高阻抗窄线3用于连接所述微带线，第三段高阻抗窄线3用于连接非均匀开路短截线4，该非均匀开路短截线4选择为轴对称的锯齿形，并且非对称谐振单元2中的高阻抗窄线3连接于非均匀开路短截线4的中间位置，高阻抗窄线3与非均匀开路短截线4之间设置有间隔电容5，该间隔电容5为两处分别位于该非均匀开路短截线4与第二段高阻抗窄线3以及第三段高阻抗窄线3之间，保证与高阻抗窄线3留有空隙。

如图2所示，谐振单元1为对称结构，主要由间隙电容5、高阻抗窄线3及非均匀开路短截线4组成。间隙电容5保证了信号在高频处能过渡传输并减小衰减。高阻抗窄线3引入串联电感效应，非均匀开路短截线4引入电容效应，两者共同构成LC串联谐振回路，这个串联谐振回路能在滤波器通带右侧引入传输零点，传输零点的位置就是串联谐振回路的谐振频率，由于传输零点的存在使得阻带加宽，并呈现低通特性。另外，紧凑型微带谐振单元能呈现显著的慢波效应，有助于减小滤波器的尺寸。

谐振单元2为非对称结构，其截取谐振单元1的上半部分作为一个独立的单元，这种非对称结构使谐振单元的分布电感和电容进一步增大，阻带中心频率下降，并引入新的传输零点，在一定程度上加深了阻带的抑制，更加拓宽了阻带频率范围，同时慢波效应更为显著。

如图1至图3所示，采用非对称谐振单元与对称谐振单元级联的形式，这种结构能够在阻带内引入多个传输零点，这使得滤波器具有高的带外抑制度和超宽阻带特性且选择性很好，其S参数曲线如图4所示，与传统的阶跃阻抗微带低通滤波器S参数曲线相比(如图5所示)，阻带内引入了三个传输零点，在-10dB以下频率范围为4.9～18.7GHz，相对带宽为117％，相对带宽提升24％；阻带在-20dB以下频率范围为5.4～18GHz，相对带宽为107％，相对带宽提升40％。

另一方面，该形式低通滤波器能使电路具有慢波效应，有助于减小电路尺寸，实现低通滤波器的小型化，如图2所示。与传统的阶跃阻抗微带低通滤波器模型相比(如图3所示)，整个模型尺寸仅为8.8mm×3.8mm，体积缩小到仅为原来的32.6％，非常紧凑和小巧。

为了更好的表现特性，参数比较如下表所示：

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。