基于车载雷达系统的高选择性亚毫米波超宽带滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微波毫米波技术领域，具体涉及一种亚毫米波微带超宽带带通滤波器。
【背景技术】
[0002]滤波器是无线通信系统中至关重要器件之一，在日益拥挤的无线频谱资源和复杂的电磁环境下，对滤波器的性能要求越来越高。超宽带以其高速率、低功耗、高保密性以及抗干扰能力强等优点，具有非常广阔的应用前景和相当巨大的市场价值。自美国联邦通讯委员会(FCC)于2002年2月批准了超宽带技术在短距离无线通信领域的应用，为了便于管理，FCC将超产带系统分为3类成像系统，2车载雷达系统(22-29GHz)，3室内超宽带系统(3.1-10.6GHz) [Federal Communicat1ns Commiss1n.Revis1n of part 15of the commiss1n? s rules regarding ultra-wideband transmiss1n system firstreport and order [R].Tech.Rep.ET:FCC.2002.]，各种 UWB 滤波器如雨后春舆般出现了，一系列的设计方法被国内外先进学者提出，如《微波与无线器件快报》(IEEE MICROWAVE ANDWIRELESS COMPONENTS LETTERS, VOL.19, N0.1, JANUARY 2009)介绍了一种以三组阶跃阻抗枝节加载在一根高阻抗微带线上的多模谐振器来实现通带为2.8 - 10.6GHz的超宽带滤波器。(IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS, VOL.24, N0.4, APRIL 2014)介绍了一种利用微带-缺陷地结构来设计通带频率为2.8到11.0GHz的一个超宽带滤波器。再如《电子快报》(ELECTRONICS LETTERS 16th August 2012 Vol.48 N0.17)利用三线交叉耦合谐振器和带有开、短路枝节加载的耦合微带传输线设计了一款带宽为2.8到10.7GHz的超宽带滤波器。
[0003]可以看到大多数的超宽带滤波器的研宄是基于室内超宽带系统3.1-10.6GHz频段的。然而，对于在车载雷达系统亚毫米波频段(22-29GHZ)的超宽带滤波器却很少有成熟的研宄，最主要的原因在于难以实现陡峭的过带，和高抑制的阻带。基于上述问题，需要一种高选择性和宽阻带的超宽带滤波器，满足高抑制阻带和陡峭通带过渡带的优点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对【背景技术】存的的缺陷和瓶颈，提出一种成本低、体积小、结构紧凑、性能优越、功率容量大、便于集成和互联能够应用于车载雷达系统的高性能超宽带滤波器，该滤波器工作在22.6-28.5GHz的频率范围内，带内插损为20dB，带外抑制度达为22dB 直到 52GHz ο
[0005]本发明采用如下技术方案:
[0006]一种亚毫米波微带超宽带带通滤波器，其结构如图1、图2所示，包括绝缘介质板1、下层金属接地板7以及上层金属贴片，所述上层金属贴片包括两个结构相同的“L”金属片3、4，带两个切角的矩形金属贴片2和两个伪交指金属贴片5、6，金属贴片2、3、4为谐振单元，伪交指金属贴片5、6分别为输入、输出结构，所述矩形金属贴片2的两个切角位于其矩形同一对角线的两端；所述两个伪交指金属贴片5、6分设于矩形金属贴片2的左右两侧，且设有交指的一端分别靠近矩形金属贴片2未切角的一端；两个“L”金属片3、4分设于矩形金属贴片2的左右两侧，且“L”金属片的一条边与矩形金属贴片2的相应侧边平行，且另一条边伸入相应侧边的伪交指金属贴片的交指缝隙内，由此构成交指缝隙耦合馈电。
[0007]本发明滤波器采用伪交指缝隙耦合馈电。矩形贴片进行开槽使简并模分离并产生能量耦合。两个“L”型金属贴片为半波长阶跃阻抗谐振器，主要作用是增加阻带损耗，提高阻带抑制度。两个伪交指金属贴片，采用O度馈电结构作为输入输出，是为了产生传输零点，增加边带陡峭度，提高通带选择性。
[0008]与现有技术相比，本发明设计有如下优点:整个滤波器采用双面敷铜罗杰斯介质基板制作而成，整体结构光刻技术实现加工，成本低廉。谐振器采用矩形贴片提高滤波器的功率容量，外侧级联折叠半波长阶跃阻抗谐振器，提高上阻带抑制度。输入输出采用伪交指结构增加耦合强度，并采用O度馈电形式，产生额外传输零点，使边带更加陡峭，从而提高通带选择性。
【附图说明】
[0009]图1为本发明滤波器结构的正面示意图。
[0010]图2为本发明滤波器结构的侧面示意图。
[0011]图3为本发明实施例滤波器频率响应仿真与测试结果示意图。
[0012]图4为本发明实施例滤波器群时延仿真与测试结果示意图。
【具体实施方式】
[0013]以下以具体实施例对本发明的结构和效果进行更加详细的描述。
[0014]实施例
[0015]本实施例提供的超宽带滤波器结构如图1、图2所示，包含介质基板1，谐振单元2、3、4，输入输出親合结构5、6和金属接地板7。介质基板I长L = 16.25mm，宽w = 10.82mm，厚度h = 0.254mm (选取薄的介质基片是为了抑制高次模，和在26GHz处介质表面波对滤波器的影响)，介质基板材料为Rogers RT5880，介电常数为2.2 ;上层金属贴片及金属接地板均为铜质，且厚度为0.035mm;矩形贴片2的长宽分别为a = 3.65mm,b = 3.82mm切角宽度c = 0.45mm，折叠型半波长SIR贴片3、4结构一样，竖直部分长宽分别为LI = 2.69mm、Wl=0.33mm、水平部分长宽分别为L2 = 1.71mm、W2 = 0.18mm ;贴片2与贴片3、4的耦合方式为缝隙耦合，耦合间距SI = 0.1lmm ;输入输出结构采用伪交指缝隙耦合馈电增加耦合强度，并采用O度馈电结构产生传输零点提高边带陆峭度，缝隙间距S2 = 0.1Omm,最终结构大小为 16.25mm X 10.82mm。
[0016]该滤波器的频率响应如图3所示，中心频率为25.5GHz，通带为22.6-28.5GHz，带内回波损耗大于18dB、插入损耗小于1.5dB，带外损耗达为22dB直到52GHz。群时延变化范围如图4所示最大变化小于0.8nsο
[0017]综上所述，本发明的超宽带滤波器，结构简单、容易加工、且性能优良、实用性强非常适合车载雷达系统的应用。
【主权项】
1.一种亚毫米波微带超宽带带通滤波器，包括绝缘介质板(I)、下层金属接地板(7)以及上层金属贴片，其特征在于，所述上层金属贴片包括两个结构相同的“L”金属片(3、4)，带两个切角的矩形金属贴片⑵和两个伪交指金属贴片(5、6)，伪交指金属贴片(5)、(6)分别为输入、输出结构，所述矩形金属贴片(2)的两个切角位于其矩形同一对角线的两端；所述两个伪交指金属贴片(5)、(6)分设于矩形金属贴片(2)的左右两侧，且设有交指的一端分别靠近矩形金属贴片(2)未切角的一端；两个“L”金属片(3)、(4)分设于矩形金属贴片(2)的左右两侧，且“L”金属片的一条边与矩形金属贴片(2)的相应侧边平行，且另一条边伸入相应侧边的伪交指金属贴片的交指缝隙内，由此构成交指缝隙耦合馈电。2.根据权利要求1所述的亚毫米波微带超宽带带通滤波器，其特征在于，所述绝缘介质板(I)材料为 Rogers RT5880。3.根据权利要求1所述的亚毫米波微带超宽带带通滤波器，其特征在于，所述两个“L”型金属贴片(3、4)为半波长阶跃阻抗谐振器。4.根据权利要求1所述的亚毫米波微带超宽带带通滤波器，其特征在于，上层金属贴片及金属接地板均为铜质，且厚度为0.035mm。
【专利摘要】本发明公开了一种应用于车载雷达系统中的超宽带滤波器，属于微波毫米波技术领域。本发明包括矩形绝缘介质基板、下层金属接地板及上层金属贴片，谐振器采用带切角矩形贴片提高滤波器的功率容量，外侧级联折叠半波长阶跃阻抗谐振器以提高上阻带抑制度。输入输出采用伪交指结构增加耦合强度，并采用0度馈电形式，产生额外传输零点，使边带更加陡峭，从而提高通带选择性。该滤波器在其工作频率范围内有多个传输零点，且边带非常陡峭，群时延变化范围较小。该滤波器成本低、体积小、结构紧凑、性能优越、功率容量大、便于集成和互联非常适用于车载雷达系统。
【IPC分类】H01P1/203
【公开号】CN104934664
【申请号】CN201510387789
【发明人】朱兆君, 王亮, 梁硕, 俞彬, 李商洋
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年7月6日